蛋白质(Protein)这个词来源于古希腊语proteno， 意为最重要的。这种说法并非毫无依据，因为蛋白质是生命得以形成的最主要的功能分子。不同的氨基酸在生物体新陈代谢的过程中有着各种各样的用途。下图为我们展示了蛋白质代谢的大体过程——蛋白质在新陈代谢过程中承担的几乎所有重要的生理任务，或者说至少需要蛋白质参与其中的生理过程。蛋白质的主要功能如下。
图一：蛋白质代谢途径
第一，蛋白质是人体重要的基本组成成分。身体含有的全部蛋白质中，有1/3属于胶原蛋白家族，它们广泛存在于人体的关节、皮肤、骨骼、肌腱和肌肉中。
第二，蛋白质是体内无数功能性分子的物质基础：氨基酸和由它形成的化合物可作为信号分子。其他一些蛋白质则负责某些物质——比如脂肪或维生素分子——在血液中的运输。此外，蛋白质在肌肉收缩过程中也扮演关键的角色。而肌肉的新陈代谢所必需的某些分子以及负责肌细胞中氧分子运输的肌红蛋白，也都属于蛋白质，它们直接或间接地参与扩大肌肉的横截面积。蛋白质的不可替代还体现在可作为血液中氧分子的载体(即血红蛋白)或免疫系统的抗体上。胃和肠道内的消化液中同样含有丰富的蛋白质：每天约有70克蛋白质被消化系统释放到肠道中，然后又被人体吸收。此外，蛋白质的功能保证了整个新陈代谢过程的平稳进行，甚至酸碱平衡的调控都需要无数种蛋白质协助完成。
第三，蛋白质因其平均4.1千卡1克的大能量密度而不得不经常作为能量供体。这一点至关重要。因为正如（图一）所示，蛋白质不仅能够随着食物进入并储存在体内，也会从人体直接排出。人们在过度训练或实行特定的饮食法(比如低碳饮食法)的情况下，体内能量供给就会不足，此时体内储备的蛋白质就要负责提供大量能量。令健美运动员和健身者烦恼的是，在这种情况下，提供蛋白质最重要的仓库之一就是骨骼肌。
人体内的蛋白质每分每秒都在进行合成和分解，即生生不息、相辅相成地进行合成代谢和分解代谢（图一）。每天体内有200多克的蛋白质被转化。即使在身体处于休息的状态下，每天也有约75克肌蛋白被分解，然后被重新合成。然而在正常情况下，只有极少数的蛋白质会离开肌细胞，而肌细胞在新陈代谢平衡的前提下又会被填满。这一动态平衡确保了身体的新陈代谢功能能够对外界的刺激时刻做出高度灵敏的反应，比如应对运动对人体带来的挑战。
人们在运动之后能够通过均衡的饮食为身体提供更多的氨基酸，并将其用于肌蛋白的合成。而这最终与氮元素的特殊化学性质密切相关，我们的(肌)细胞为行使其功能迫切地需要氮元素。氨基酸的特别之处就在于，它是人体中最重要的可利用氮源。因此，氮平衡就是一把标尺，可以用来评估当下一个人体内是蛋白质合成占优势还是蛋白质分解占优势，或者体内正处于合成代谢状态还是分解代谢状态。
但是，正氮平衡并不意味着肌肉会自动生成。正如某些针对力量训练者的研究所显示的，氮平衡只能在一定程度上反映运动者对蛋白质的需求。因此，我们在评估那些关于蛋白质在健美运动和力量训练中作用的研究时，总要质问一下，受试者在达到正氮平衡的同时是否真正获得了可测量的肌肉增长。饮食中过剩的氨基酸进入人体后，在执行其他生理功能之前，会去填充体内的氨基酸代谢库(图一)。在激素环境合适时，氨基酸也会用于合成更多的自体蛋白质。但这种合成不仅包括肌蛋白的合成，也可能包括重要的血液蛋白质或肝脏蛋白质的合成。
极度过量摄入膳食蛋白质时，氨基酸代谢库的吸收能力以及身体合成新蛋白质的能力会难以应对这种情况。因此，体内蛋白质供过于求会导致更多能量流失(图一 )。
膳食中的氨基酸是人体内氮元素的来源。人体的几乎每一种功能都受到由氨基酸构成的蛋白质的直接或间接影响。人体每天要转化大量蛋白质，这会消耗大量能量。根据体内蛋白质更多处于合成状态还是分解状态，我们可以称体内正处于正氮平衡、氮平衡或负氮平衡状态。运动者为了增肌，要努力使体内形成正氮平衡、合成代谢占上风的新陈代谢环境。为此，运动者关键是要有针对性地训练、合理地休息以及摄入充足的热量和膳食蛋白质。
