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L-精氨酸屬于人體必需的氨基酸，人體無法合成，需要從食物當中攝入。L-精氨酸能夠促進人體生長激素的分泌，同時具有促進性激素分泌的作用。但在不足時，可以通過保健品加以補充。營養不良，嚴重燒傷，感染，氨水平過高和尿液產生問題都可以導致L-精氨酸不足。與L-精氨酸缺乏有關的癥狀包括脫發，皮疹和傷口難以愈合等。
精氨酸在以下各種過程中，都有著重要的角色：
細胞分裂
傷口復原
排出氨
免疫功能
分泌激素
肌肉生長
精氨酸的分子結構、電荷分布及形成多重氫鍵的能力，使得它能與帶有負電荷的分子結合。因此，精氨酸在蛋白質的外圍，能在帶電荷的環境下產生相互作用。在蛋白質內，勝肽精氨酸脫亞氨酶能將精氨酸能轉化成瓜氨酸。而蛋白質甲基轉移酶能將精氨酸甲基化。
作為前體
精氨酸是一氧化氮、尿素、鳥氨酸及肌丁胺的直接前體，是合成肌酸的重要原素，且被用作聚胺、瓜氨酸及谷氨酰胺的合成。
作為一氧化氮的前體，精氨酸可以協助舒張血管。非對稱性二甲基精氨酸（ADMA）會壓抑一氧化氮的化學作用，所以ADMA被認為是血管疾病的標記，就像精氨酸是健康內皮細胞層的象征一樣。
細胞培植研究指出當有機體外（試管內）賴氨酸與精氨酸的比例偏向賴氨酸時，可以壓抑病毒的復制。在治療上的成效卻是未知的，但食用精氨酸會影響注射賴氨酸的效用。
L-精氨酸是蛋白質的構建模塊之一。它是一種可以在雞肉，魚和乳制品等各種食物中發現的氨基酸。很多人服用L-精氨酸保健品治療特定疾病，如充血性心臟衰竭和膀胱炎等。盡管有眾多好處，但L-精氨酸也存在一定潛在副作用，如腹痛，腹瀉，痛風和腹脹等。此外，它還有可能增加皰疹爆發的嚴重程度。
對L-精氨酸過敏的人尤其容易引起不良反應，哮喘和呼吸道腫脹最常見。此外，孩子和孕婦比較容易受L-精氨酸的副作用影響，特別是劑量比較大時。
高血壓也有可能受到L-精氨酸影響，因此服用降壓藥或剛進行完手術的人應該謹慎。因為這種保健品可以加強降血壓藥的效果。導致血壓降低超出預期范圍，引起暈眩和昏厥。血壓本來就低的人也會受L-精氨酸的副作用影響。此外在手術期間，正常血壓也會受它影響，并有導致并發癥的可能。
身體需要L-精氨酸行使多種功能。例如，它刺激人體釋放特定化學品，如胰島素和人類生長激素等。這種氨基酸還幫助清除體內的氨并有促進傷口愈合的作用。人體產生肌氨酸也需要它。在分解L-精氨酸時會產生一氧化氮，因此能擴張血管病增加血流量。