苯丙氨酸，是二十种常见氨基酸的一种，化学式为：C6H5CH2CHCOOH，在室温下为粉末状固体。它是一种必需氨基酸，人体无法自行合成，必须从饮食中摄取。因为分子一端的苯环具有疏水性，所以苯丙胺酸被分类为非极性分子。
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5-羟基阿魏酸是一种羟基肉桂酸衍生物，是芥子酸生物合成的前体，其合成途径起始于苯丙氨酸氨裂合酶将苯丙氨酸转化为肉桂酸，再经历一系列酶促反应羟基化甲基化转化为香豆酸、咖啡酸、阿魏酸、5-羟基阿魏酸和芥子酸。
儿茶酚胺是具有儿茶酚核的胺类化合物的统称，是由肾上腺产生的一类应激拟交感“战斗或逃跑反应”激素。最重要的儿茶酚胺是肾上腺素、去甲肾上腺素和多巴胺，均是从苯丙氨酸和酪氨酸合成。去甲肾上腺素在中枢神经系统内分布广泛，含量较多，而肾上腺素含量则较少。多巴胺主要集中在锥体外系部位，也是一种神经介质。它们是重要的典型的肾上腺素受体激动剂。不少精神兴奋剂也是儿茶酚胺的类似物。
胰凝乳蛋白酶，也叫糜蛋白酶。胰凝乳蛋白酶是一种能够分解蛋白质的消化性酶，活性基团为丝氨酸，故属于丝氨酸蛋白酶。胰凝乳蛋白酶在酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸的羧基处切断肽键，从而裂解蛋白质。如果反应有足够的时间，胰凝乳蛋白酶也可以水解是以亮氨酸为主的羧基端肽键。
4-羟苯丙酮酸 是一种苯丙氨酸的代谢中间产物。苯丙氨酸的侧链被苯丙氨酸羟化酶羟化成为酪氨酸。酪氨酸再由酪氨酸转氨酶转化为4-羟苯丙酮酸。
天冬氨酸氨基转移酶，又称血清麸胺酸草酰乙酸转胺酶，是一种磷酸吡哆醛蛋白质，也可以作用于苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。
苯丙氨酸羟化酶 是一种将苯丙氨酸侧链上的苯环羟基化为酪氨酸的羟化酶。 PheOH是使用四氢生物蝶呤和亚铁离子作为辅酶的单加氧酶类蛋白质三种中的一种。在反应中，一个氧分子的两个氧原子被分别加入到BH4和苯丙氨酸中。
苯乙胺，或称β-苯乙胺、2-苯乙胺，是一种生物碱与单胺类神经递质。苯乙胺有一个结构异构体，即α-苯乙胺或称1-苯乙胺，α-苯乙胺有两个立体异构体：--1-苯乙胺与--1-苯乙胺。在人脑中，2-苯乙胺有神经调节物质、神经递质的作用，本身也是痕量胺。苯乙胺是自然化合物，由氨基酸苯丙氨酸借由酶的脱羧作用的方式生化合成。它也可以在很多食物中找到，如巧克力，特别是在微生物发酵之后。一般都认为来自食物的苯乙胺有足够的用量会产生精神上的作用。然而，它很快就被酵素单胺氧化酶所新陈代谢，防止其有效地集中到达脑部。
痕量胺相关受体是一种G蛋白偶联受体，于2001年发现。其中，人类身上六个功能性痕量胺相关受体中的第一个，TAAR1，因为是痕量胺的内源受体这一独特功能而在医学界、制药研究方面备受瞩目——痕量胺是苯丙氨酸和色氨酸以及苯丙胺、甲基苯丙胺等兴奋剂的痕量代谢产物。2004年的一份研究显示，哺乳动物的TAAR1也是甲状腺激素的脱羧反应碘代谢产物。 脊椎动物的TAAR2至TAAR9也可用作嗅觉受器，探测挥发性胺。
四氢生物蝶呤，又称沙丙蝶呤，简称， 是三种芳香族氨基酸羟化酶的一种重要辅酶：苯丙氨酸羟化酶将苯丙氨酸转化为酪氨酸；酪氨酸羟化酶将酪氨酸转化为左旋多巴；色氨酸羟化酶将色氨酸转化为5-羟色胺酸。它也是一氧化氮合酶合成一氧化氮的重要辅酶。
苯丙酮尿症，又称苯酮尿症，是一种遗传性代谢缺陷，肇因于苯丙氨酸这种氨基酸的代谢能力下降。如果不接受治疗，苯丙酮尿症可能引起智能障碍、癫痫发作、带来行为问题以及精神疾患；患者可能也会带有发霉气味跟较浅的肤色。如果产妇患者没有好好接受治疗，可能会带给婴儿心脏疾病、小头畸形，或导致婴儿出生体重过低。
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