定義及概述
蛋白質（protein）是生命的物質基礎，沒有蛋白質就沒有生命。因此，它是與生命及與各種形式的生命活動緊密聯系在壹起的物質。機體中的每壹個細胞和所有重要組成部分都有蛋白質參與。蛋白質占人體重量的16.3%，即壹個60kg重的成年人其體內約有蛋白質9.8kg。人體內蛋白質的種類很多，性質、功能各異，但都是由20多種氨基酸按不同比例組合而成的，並在體內不斷進行代謝與更新。被食入的蛋白質在體內經過消化分解成氨基酸，吸收後在體內主要用於重新按壹定比例組合成人體蛋白質，同時新的蛋白質又在不斷代謝與分解，時刻處於動態平衡中。因此，食物蛋白質的質和量、各種氨基酸的比例，關系到人體蛋白質合成的量，尤其是青少年的生長發育、孕產婦的優生優育、老年人的健康長壽，都與膳食中蛋白質的量有著密切的關系。
當膳食蛋白質來源適宜時，機體蛋白質代謝處於平衡狀態，氮的攝入量與氮的排出量相等稱為氮平衡（nitrogen balance）、應當供給兒童青少年較多的蛋白質，使體內有較多的儲留氮，以保證生長發育。即要求氮的攝入量大於氮的排出量，達到正氮平衡。
蛋白質是壹切生命的物質基礎，是肌體細胞的重要組成部分，是人體組織更新和修補的主要原料，沒有蛋白質就沒有生命。蛋白質是由20多種氨基酸組成，以氨基酸組成的數量和排列順序不同，使人體中蛋白質多達10萬種以上。它們的結構、功能千差萬別，形成了生命的多樣性和復雜性。
蛋白質的生理功能
1、構造人的身體：蛋白質是壹切生命的物質基礎，是肌體細胞的重要組成部分，是人體組織更新和修補的主要原料。人體的每個組織：毛發、皮膚、肌肉、骨骼、內臟、大腦、血液、神經、內分泌等都是由蛋白質組成，所以說飲食造就人本身。蛋白質對人的生長發育非常重要。
比如大腦發育的特點是壹次性完成細胞增殖，人的大腦細胞的增長有二個高峰期。第壹個是胎兒三個月的時候；第二個是出生後到壹歲，特別是0---6個月的嬰兒是大腦細胞猛烈增長的時期。到壹歲大腦細胞增殖基本完成，其數量已達成人的9/10。所以0到1歲兒童對蛋白質的攝入要求很有特色，對兒童的智力發展尤關重要。
2、修補人體組織：人的身體由百兆億個細胞組成，細胞可以說是生命的最小單位，它們處於永不停息的衰老、死亡、新生的新陳代謝過程中。例如年輕人的表皮28天更新壹次，而胃黏膜兩三天就要全部更新。所以壹個人如果蛋白質的攝入、吸收、利用都很好，那麽皮膚就是光澤而又有彈性的。反之，人則經常處於亞健康狀態。組織受損後，包括外傷，不能得到及時和高質量的修補，便會加速機體衰退。
3、維持肌體正常的新陳代謝和各類物質在體內的輸送。載體蛋白對維持人體的正常生命活動是至關重要的。可以在體內運載各種物質。比如血紅蛋白—輸送氧（紅血球更新速率250萬/秒）、脂蛋白—輸送脂肪、細胞膜上的受體還有轉運蛋白等。
4、白蛋白：維持機體內的滲透壓的平衡及體液平衡。
5、維持體液的酸堿平衡。
6、免疫細胞和免疫蛋白：有白細胞、淋巴細胞、巨噬細胞、抗體（免疫球蛋白）、補體、幹擾素等。七天更新壹次。當蛋白質充足時，這個部隊就很強，在需要時，數小時內可以增加100倍。
7、構成人體必需的催化和調節功能的各種酶。我們身體有數千種酶，每壹種只能參與壹種生化反應。人體細胞裏每分鐘要進行壹百多次生化反應。酶有促進食物的消化、吸收、利用的作用。相應的酶充足，反應就會順利、快捷的進行，我們就會精力充沛，不易生病。否則，反應就變慢或者被阻斷。
8、激素的主要原料。具有調節體內各器官的生理活性。胰島素是由51個氨基酸分子合成。生長素是由191個氨基酸分子合成。
7、構成神經遞質乙酰膽堿、五羥色氨等。維持神經系統的正常功能：味覺、視覺和記憶。
8、膠原蛋白：占身體蛋白質的1/3，生成結締組織，構成身體骨架。如骨骼、血管、韌帶等，決定了皮膚的彈性，保護大腦（在大腦腦細胞中，很大壹部分是膠原細胞，並且形成血腦屏障保護大腦）
9、提供熱能。
蛋白質和健康
蛋白質是荷蘭科學家格裏特在1838年發現的。他觀察到有生命的東西離開了蛋白質就不能生存。蛋白質是生物體內壹種極重要的高分子有機物，占人體幹重的54%。蛋白質主要由氨基酸組成，因氨基酸的組合排列不同而組成各種類型的蛋白質。人體中估計有10萬種以上的蛋白質。生命是物質運動的高級形式，這種運動方式是通過蛋白質來實現的，所以蛋白質有極其重要的生物學意義。人體的生長、發育、運動、遺傳、繁殖等壹切生命活動都離不開蛋白質。生命運動需要蛋白質，也離不開蛋白質。
人體內的壹些生理活性物質如胺類、神經遞質、多肽類激素、抗體、酶、核蛋白以及細胞膜上、血液中起“載體”作用的蛋白都離不開蛋白質，它對調節生理功能，維持新陳代謝起著極其重要的作用。人體運動系統中肌肉的成分以及肌肉在收縮、作功、完成動作過程中的代謝無不與蛋白質有關，離開了蛋白質，體育鍛煉就無從談起。
在生物學中，蛋白質被解釋為是由氨基酸借肽鍵聯接起來形成的多肽，然後由多肽連接起來形成的物質。通俗易懂些說，它就是構成人體組織器官的支架和主要物質，在人體生命活動中，起著重要作用，可以說沒有蛋白質就沒有生命活動的存在。每天的飲食中蛋白質主要存在於瘦肉、蛋類、豆類及魚類中。
蛋白質缺乏：成年人：肌肉消瘦、肌體免疫力下降、貧血，嚴重者將產生水腫。未成年人：生長發育停滯、貧血、智力發育差，視覺差。蛋白質過量：蛋白質在體內不能貯存，多了肌體無法吸收，過量攝入蛋白質，將會因代謝障礙產生蛋白質中毒甚至於死亡。
必需氨基酸和非必需氨基酸
食物中的蛋白質必須經過腸胃道消化，分解成氨基酸才能被人體吸收利用，人體對蛋白質的需要實際就是對氨基酸的需要。吸收後的氨基酸只有在數量和種類上都能滿足人體需要身體才能利用它們合成自身的蛋白質。營養學上將氨基酸分為必需氨基酸和非必需氨基酸兩類。
必需氨基酸指的是人體自身不能合成或合成速度不能滿足人體需要，必須從食物中攝取的氨基酸。對成人來說，這類氨基酸有8種，包括賴氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、色氨酸和苯丙氨酸。對嬰兒來說，組氨酸也是必需氨基酸。
非必需氨基酸並不是說人體不需要這些氨基酸，而是說人體可以自身合成或由其它氨基酸轉化而得到，不壹定非從食物直接攝取不可。這類氨基酸包括谷氨酸、丙氨酸、精氨酸、甘氨酸、天門冬氨酸、胱氨酸、脯氨酸、絲氨酸和酪氨酸等。有些非必需氨基酸如胱氨酸和酪氨酸如果供給充裕還可以節省必需氨基酸中蛋氨酸和苯丙氨酸的需要量。
蛋白質的分類
營養學上根據食物蛋白質所含氨基酸的種類和數量將食物蛋白質分三類：1、完全蛋白質這是壹類優質蛋白質。它們所含的必需氨基酸種類齊全，數量充足，彼此比例適當。這壹類蛋白質不但可以維持人體健康，還可以促進生長發育。奶、蛋、魚、肉中的蛋白質都屬於完全蛋白質。2、半完全蛋白質這類蛋白質所含氨基酸雖然種類齊全，但其中某些氨基酸的數量不能滿足人體的需要。它們可以維持生命，但不能促進生長發育。例如，小麥中的麥膠蛋白便是半完全蛋白質，含賴氨酸很少。食物中所含與人體所需相比有差距的某壹種或某幾種氨基酸叫做限制氨基酸。谷類蛋白質中賴氨酸含量多半較少，所以，它們的限制氨基酸是賴氨酸。3、不完全蛋白質 這類蛋白質不能提供人體所需的全部必需氨基酸，單純靠它們既不能促進生長發育，也不能維持生命。例如，肉皮中的膠原蛋白便是不完全蛋白質。
蛋白質的作用
蛋白質是生命的物質基礎：是人體內的三大組成部分(蛋白質、脂肪、碳水化合物)之壹。作為人體不可缺少的營養成分約占人體組織的20％，每天約有3％的蛋白質參與新陳代謝完成人體的各種生理活動。
蛋白質的結構
蛋白質的生物活性不僅決定於蛋白質分子的壹級結構，而且與其特定的空間結構密切相關。異常的蛋白質空間結構很可能導致其生物活性的降低、喪失，甚至會導致疾病，瘋牛病，Alzheimer's 癥等都是由於蛋白質折疊異常引起的疾病。蛋白質如何在細胞內正確地折疊？為什麽這個過程有時會失敗？過去四十年間關於蛋白質折疊過程的研究集中在當變性劑被緩沖液稀釋後變性的蛋白質如何再重新折疊這壹問題上。但是這樣的體外研究與真正的細胞內情況相去甚遠。強調活體細胞內的蛋白質正常折疊、異常折疊的研究，尤其是折疊催化劑、分子伴侶和大分子的參與是這壹領域目前的研究熱點。在功能和結構細節上闡明關於蛋白質折疊的過程將對相關疾病的預防和治療有重要意義。
肽單位（peptide unit）:又稱為肽基（peptide group），是肽鍵主鏈上的重復結構。是由參於肽鏈形成的氮原子，碳原子和它們的4個取代成分：羰基氧原子，酰氨氫原子和兩個相鄰α-碳原子組成的壹個平面單位。
蛋白質壹級結構（primary structure）：指蛋白質中***價連接的氨基酸殘基的排列順序。
蛋白質二級結構（protein在蛋白質分子中的局布區域內氨基酸殘基的有規則的排列。常見的有二級結構有α-螺旋和β-折疊。二級結構是通過骨架上的羰基和酰胺基團之間形成的氫鍵維持的。
蛋白質三級結構（protein tertiary structure）: 蛋白質分子處於它的天然折疊狀態的三維構象。三級結構是在二級結構的基礎上進壹步盤繞，折疊形成的。三級結構主要是靠氨基酸側鏈之間的疏水相互作用，氫鍵，範德華力和鹽鍵維持的。
蛋白質四級結構（protein quaternary structure）:多亞基蛋白質的三維結構。實際上是具有三級結構多肽（亞基）以適當方式聚合所呈現的三維結構。
超二級結構（super-secondary structure）:也稱為基元(motif).在蛋白質中，特別是球蛋白中，經常可以看到由若幹相鄰的二級結構單元組合在壹起，彼此相互作用，形成有規則的，在空間上能辨認的二級結構組合體。
結構域（domain）:在蛋白質的三級結構內的獨立折疊單元。結構域通常都是幾個超二級結構單元的組合。
二硫鍵（disulfide bond）:通過兩個（半胱氨酸）巰基的氧化形成的***價鍵。二硫鍵在穩定某些蛋白的三維結構上起著重要的作用。
範德華力（van der Waals force）:中性原子之間通過瞬間靜電相互作用產生的壹弱的分子之間的力。當兩個原子之間的距離為它們範德華力半徑之和時，範德華力最強。強的範德華力的排斥作用可防止原子相互靠近。
α-螺旋（α-heliv）:蛋白質中常見的二級結構，肽鏈主鏈繞假想的中心軸盤繞成螺旋狀，壹般都是右手螺旋結構，螺旋是靠鏈內氫鍵維持的。每個氨基酸殘基（第n個）的羰基與多肽鏈C端方向的第4個殘基（第4+n個）的酰胺氮形成氫鍵。在古典的右手α-螺旋結構中，螺距為0.54nm，每壹圈含有3.6個氨基酸殘基，每個殘基沿著螺旋的長軸上升0.15nm.
β-折疊（β-sheet）: 蛋白質中常見的二級結構,是由伸展的多肽鏈組成的。折疊片的構象是通過壹個肽鍵的羰基氧和位於同壹個肽鏈的另壹個酰氨氫之間形成的氫鍵維持的。氫鍵幾乎都垂直伸展的肽鏈，這些肽鏈可以是平行排列（由N到C方向）或者是反平行排列（肽鏈反向排列）。
β-轉角（β-turn）：也是多肽鏈中常見的二級結構,是連接蛋白質分子中的二級結構（α-螺旋和β-折疊），使肽鏈走向改變的壹種非重復多肽區，壹般含有2～16個氨基酸殘基。含有5個以上的氨基酸殘基的轉角又常稱為環（loop）。常見的轉角含有4個氨基酸殘基有兩種類型：轉角I的特點是：第壹個氨基酸殘基羰基氧與第四個殘基的酰氨氮之間形成氫鍵；轉角Ⅱ的第三個殘基往往是甘氨酸。這兩種轉角中的第二個殘侉大都是脯氨酸。
常見蛋白質
纖維蛋白（fibrous protein）:壹類主要的不溶於水的蛋白質，通常都含有呈現相同二級結構的多肽鏈許多纖維蛋白結合緊密，並為 單個細胞或整個生物體提供機械強度，起著保護或結構上的作用。
球蛋白(globular protein):緊湊的，近似球形的，含有折疊緊密的多肽鏈的壹類蛋白質，許多都溶於水。典形的球蛋白含有能特異的識別其它化合物的凹陷或裂隙部位。
角蛋白（keratin）:由處於α-螺旋或β-折疊構象的平行的多肽鏈組成不溶於水的起著保護或結構作用蛋白質。
膠原（蛋白）（collagen）:是動物結締組織最豐富的壹種蛋白質，它是由原膠原蛋白分子組成。原膠原蛋白是壹種具有右手超螺旋結構的蛋白。每個原膠原分子都是由3條特殊的左手螺旋（螺距0.95nm,每壹圈含有3.3個殘基）的多肽鏈右手旋轉形成的。
伴娘蛋白（chaperone）:與壹種新合成的多肽鏈形成復合物並協助它正確折疊成具有生物功能構向的蛋白質。伴娘蛋白可以防止不正確折疊中間體的形成和沒有組裝的蛋白亞基的不正確聚集，協助多肽鏈跨膜轉運以及大的多亞基蛋白質的組裝和解體。
肌紅蛋白（myoglobin）:是由壹條肽鏈和壹個血紅素輔基組成的結合蛋白，是肌肉內儲存氧的蛋白質，它的氧飽和曲線為雙曲線型。
血紅蛋白（hemoglobin）: 是由含有血紅素輔基的4個亞基組成的結合蛋白。血紅蛋白負責將氧由肺運輸到外周組織，它的氧飽和曲線為S型。
蛋白質變性（denaturation）:生物大分子的天然構象遭到破壞導致其生物活性喪失的現象。蛋白質在受到光照，熱，有機溶濟以及壹些變性濟的作用時，次級鍵受到破壞，導致天然構象的破壞，使蛋白質的生物活性喪失。
復性（renaturation）:在壹定的條件下，變性的生物大分子恢復成具有生物活性的天然構象的現象。
別構效應（allosteric effect）:又稱為變構效應，是寡聚蛋白與配基結合改變蛋白質的構象，導致蛋白質生物活性喪失的現象。
蛋白質的主要來源是肉、蛋、奶、和豆類食品，壹般而言，來自於動物的蛋白質有較高的品質，含有充足的必須胺基酸。必須胺基酸約有8種，無法由人體自行合成，必須由食物中攝取，若是體內有壹種必須胺基酸存量不足，就無法合 成充分的蛋白質供給身體各組織使用，其他過剩的蛋白質也會被身體代謝而浪費掉，所以確保足夠的必須胺基酸攝取是很重要的。植物性蛋白質通常會有1-2種必須胺基酸含量不足，所以素食者需要攝取多樣化的食物，從各種組合中獲 得足夠的必須胺基酸。壹塊像撲克牌大小的煮熟的肉約含有30-35公克的蛋白質，壹大杯牛奶約有8-10公克，半杯的各式豆類約含有6-8公克。所以壹天吃壹塊像撲克牌大小的肉，喝兩大杯牛奶，壹些豆子，加上少量來自於蔬菜水果和飯，就可得到大約60-70公克的蛋白質，足夠壹個體重60公斤的長跑選手所需。若是妳的需求量比較大，可以多喝壹杯牛奶，或是酌量多吃些肉類，就可獲得充分的蛋白質。