Durante un ayuno prolongado, el cuerpo recurre a las proteínas musculares como fuente alternativa de energía debido al agotamiento de las reservas de glucógeno hepático y a la necesidad de mantener niveles adecuados de glucosa en sangre. Este proceso inicia con la proteólisis, donde las proteínas del músculo esquelético se degradan en aminoácidos libres, que luego son liberados al torrente sanguíneo.

Una vez en el hígado, los aminoácidos experimentan desaminación, un proceso en el que se elimina el grupo amino, generando amoníaco (NH₃). Debido a su toxicidad, el amoníaco es transformado en urea para ser excretado por los riñones. El resto del aminoácido (el esqueleto carbonado) puede ser aprovechado en distintas rutas metabólicas.

Dependiendo del tipo de aminoácido, estos esqueletos pueden convertirse en piruvato, oxalacetato, acetil-CoA o intermediarios del ciclo de Krebs. Algunos de ellos son usados en la gluconeogénesis, un proceso fundamental para sintetizar glucosa que abastezca al cerebro y otros tejidos dependientes. Otros son oxidados directamente en la mitocondria para generar ATP, contribuyendo a cubrir las necesidades energéticas del organismo en estado de ayuno.