Koliin või selle derivaadid mängivad olulist rolli paljudes füsioloogilistes protsessides:
- Fosfolipiidid, eriti fosfatidüülkoliini (PC), leidub suures koguses kõikides bioloogilistes membraanides. Seal on neil oluline roll nende struktuuris ja funktsioonides, näiteks signaalide edastamine ja ainete transport.
- Metabolism ja transport lipiidid ja kolesterooli - Toidust pärinevad rasvad ja kolesterool transporditakse toiduainetesse maks külomükronite (lipoproteiini osakesed) abil. Sealt transporditakse neid veri ekstrahepaatilisele ("väljaspool maks“) Kuded teist tüüpi lipoproteiinides ( valgud (apolipoproteiinid), kolesterooli, triglütseriididja fosfolipiidid), mida nimetatakse VLDL-ideks (väga madal Tihedus lipoproteiinid). PC on vajalik VLDL-ide nõuetekohaseks "tootmiseks" ja sekretsiooniks.
- Koliinil on suur tähtsus ka metüülrühma ainevahetuses, milles homotsüsteiin võib metüülida (CH3 rühmade lisamine) kahe erineva raja kaudu. Ühes reaktsioonis on betaiin, mis on koliini derivaat, metüülrühma doonorina (doonor) homotsüsteiin et metioniini ja muundatakse betaiin-homotsüsteiini metüültransferaasi kaudu dimetüülglütsiiniks. Teises reaktsioonis toimib 5-metüül-tetrahüdrofolaat metüüldoonorina ja vitamiini B12-sõltuv metioniini süntaas on asjakohane ensüüm.
- Koliin on ka eelkäija atsetüülkoliinon neurotransmitter (messenger ained, mis edastavad a närvirakk kemikaalides teistele rakkudele sünapside). See on oluline selliste funktsioonide jaoks nagu mälu ladustamine või lihaste kontroll.
