肌氨酸和肌氨酸磷酸盐在能量代谢上有很重要的作用。肌氨酸激酶的反应是这个代谢的基础。当肌肉使用ATP作为能量时，发生下面化学反应，ATP分解为两个简单的化学物质：ADP（腺苷二磷酸）和磷酸盐（ATP+肌氨酸←→肌氨酸磷酸盐+ADP）。

最近，科学家把目光从原先的ATP水平或者ATP/ADP比例变化转向了另一个方面：高能磷酸复合物从产生的位置（线粒体）到利用的位置（胞质）转移。Schlattner等人早在2006年就研究得到不同的肌氨酸酶同工酶（例如存在于肌原纤维，肌质网状组织和质膜）同线粒体上的一样会发生转移。

原来的观点认为，ATP和ADP产生和利用的位置是分散的，肌氨酸磷酸盐比ATP有更高的扩散率，因为肌氨酸磷酸盐的分子重量比ATP少一半还多。实际上，肌氨酸磷酸盐的扩散系数只比ATP高30%。关键是因为肌氨酸扩散率比ADP高得多。95%~98%的肌氨酸储存于主要骨骼肌中，但是先天性障碍的孩子的肌氨酸合成和运输存在一定的问题，他们的大脑中发现有肌氨酸存在，它如何发挥功能还不是很清楚，相信随着研究的深入可以解决这个问题。相关论文发表在爱思唯尔期刊《酶调节进展》（Advances in Enzyme Regulation）上。