Le proteine sono le macromolecole più importanti ed ubiquitarie nella cellula. In base alla loro funzione rientrano in 4 classi principali:

1. Enzimi, catalizzatori che aumentano la velocità delle reazioni chimiche;
2. Proteine strutturali, che forniscono un supporto ed una forma alle cellule e agli organelli;
3. Proteine di motilità, che sono importanti per la contrazione ed il movimento delle cellule e delle strutture intracellulari;
4. Proteine di regolazione, che sono responsabili del controllo e del coordinamento delle funzioni cellulari.

La parola “proteina” deriva dal greco e significa “ciò che sta al primo posto”. Queste molecole sono molto importanti per la struttura e la funzionalità di tutti gli esseri viventi. Come molti sanno sono componenti indispensabili dei muscoli, ma questa è solo una delle loro molteplici funzioni.

Sono polimeri lineari di aminoacidi. In una cellula sono presenti più di 60 tipi diversi di aminoacidi, ma solamente 20 sono utilizzati nella sintesi delle proteine (alcune proteine contengono più di 20 aminoacidi diversi, ma ciò a seguito di modificazioni chimiche che avvengono dopo che una proteina è stata sintetizzata).

Ogni aminoacido ha una struttura di base costituita da un atomo di carbonio centrale al quale sono legati un gruppo carbossilico, un gruppo amminico, un atomo di idrogeno ed una catena laterale (o gruppo R) che varia tra i diversi aminoacidi e li caratterizza. Nella formazione di un polimero gli aminoacidi si uniscono mediante una reazione di disidratazione (o condensazione) tra il gruppo carbossilico di uno ed il gruppo amminico di un altro. Questo legame prende il nome di legame peptidico.

La maggior parte degli aminoacidi ha origine dalle piante che sono in grado di produrli combinando l’azoto atmosferico e quello del terreno con il carbonio e gli altri elementi. Gli aminoacidi sono poi combinati insieme per formare le proteine. L’apporto di proteine per l’uomo deriva non solo direttamente dal consumo di alimenti di origine vegetale, ma anche dal consumo di prodotti di origine animale, in quanto gli animali stessi si sono a loro volta alimentati di piante. Oltre che dalla digestione delle proteine gli aminoacidi possono essere ottenuti anche a partire da altre molecole, ma alcuni, definiti essenziali o indispensabili, devono essere necessariamente introdotti con la dieta. Gli aminoacidi essenziali per l’uomo sono: leucina, isoleucina, valina, lisina, triptofano, treonina, metionina e fenilalanina. L’istidina è essenziale per i bambini e solo in alcune circostanza per gli adulti. Altri aminoacidi possono diventare essenziali in determinate situazioni (la glutamina, per esempio, può essere necessaria in situazioni traumatiche, cancro e deficienza immunitaria). Poiché alcune fonti proteiche non contengono tutti gli aminoacidi necessari all’organismo è molto importante variare la dieta.

A differenza di quanto avviene per carboidrati e grassi l’organismo umano non ha la possibilità di depositare proteine o aminoacidi in eccesso. L’introduzione di quantità di aminoacidi superiori al fabbisogno porta alla loro degradazione con produzione di acidi grassi, glucosio, urea e calore. Se sono introdotti quantitativi insufficienti di proteine, l’organismo deve necessariamente utilizzare quelle endogene. A lungo andare si osserverà una degenerazione delle proteine tessutali ed un deterioramento della capacità dell’organismo di mantenere tutte le funzioni vitali che necessitano di tali proteine. I reni sono gli organi deputati ad eliminare i residui azotati del catabolismo proteico.

Se l’introduzione di fonti energetiche, quali carboidrati e grassi risulta insufficiente (pur essendo adeguato l’intake di proteine), l’organismo degraderà le proteine e le utilizzerà per produrre energia, poiché la sua priorità è soddisfare le richieste energetiche utilizzando qualunque fonte disponibile. Le conseguenze di questo processo sono la perdita di massa muscolare (con conseguente riduzione del metabolismo di base) e la deplezione dei livelli di proteine plasmatiche, di enzimi e di costituenti del sistema immunitario. Quindi per un utilizzo ottimale degli aminoacidi, il fabbisogno energetico deve essere soddisfatto, preferibilmente con l’introduzione di carboidrati e lipidi, noti anche come  nutrienti che risparmiano proteine.