Thuật ngữ protein có xuất xứ từ tiếng Hy Lạp “protos” nghĩa là trước nhất, quan trọng nhất. Protein là thành phần cơ bản của vật chất sống, nó tham gia vào thành phần của mỗi một tế bào và là yếu tố tạo hình chính. Quá trình sống là sự thoái hóa và tân tạo thường xuyên của protein.

Ở nguyên sinh chất tế bào không ngừng xảy ra quá trình thoái hoá protein cùng với sự tổng hợp protein từ thức ăn. Protein cũng là thành phần quan trọng của nhân tế bào và các chất giữa tế bào. Một số protein đặc hiệu có vai trò quan trọng do sự tham gia của chúng vào hoạt động các men, nội tố, kháng thể và các hợp chất khác. Ví dụ globin tham gia vào thành phần huyết sắc tố, miosin và actin đảm bảo quá trình co cơ, -globulin tham gia vào sự tạo thành rodopsin của võng mạc mắt, chất này giúp cho quá trình cảm thụ ánh sáng được bình thường.

Mọi quá trình chuyển hoá của glucid, lipid, acid nucleic, vitamin và chất khoáng đều cần có sự xúc tác của các enzyme mà bản chất hoá học của enzyme là protein. Các quá trình chuyển hoá của các chất dù là phân giải hay tổng hợp đều cần một nguồn năng lượng lớn, một phần năng lượng đáng kể do protein cung cấp. Các quá trình chuyển hoá của các chất đều liên quan mật thiết với quá trình chuyển hoá protein, nói cách khác mọi quá trình chuyển hoá trong cơ thể đều liên quan với nhau, có thể thấy ở sơ đồ Hình 3.1.

Quá trình chuyển hoá của chuỗi amino acid (http://cwx.prenhall.com)

Glucid qua quá trình đường phân sẽ tạo thành acid pyruvic (CH₃CO.COOH). Từ acid pyruvic khi bị khử carboxyl hoá bằng cách oxy hoá, với sự tham gia của enzyme pyruvate decarboxylase thì sản phẩm thu được của quá trình này là acetyl CoA. Acetyl CoA là nguyên liệu để tổng hợp nên các acid béo no và chưa no trong chất béo. Đường hướng biến đổi thứ hai của acetyl CoA là đi vào chu trình Krebs. Trong quá trình biến đổi của chu trình Krebs thì ngoài năng lượng được tạo thành dưới dạng các nucleotide khử (NADH₂, FADH₂), CO₂ và H₂O, còn tạo ra hàng loạt các sản phẩm trung gian, trong đó qua trọng hơn cả là α-Ketoglutarate, oxaloacetate, fumarate. Đây là các ketoacid, nếu chúng bị amin hoá bằng cách khử hoặc amin hoá trực tiếp thì sẽ tạo thành các acid amin. Các acid amin thường gặp trong trường hợp này là alanine, acid aspartic và acid glutamic. Từ các acid amin ban đầu này bằng đường hướng chuyển amin hoá với ketoacid với sự tham gia của enzyme aminotranferase sẽ tạo thành hàng loạt các acid amin khác-nguyên liệu để tổng hợp protein.

Protein là nguồn năng lượng quan trọng cho cơ thể, cung cấp khoảng 10 - 15% năng lượng của khẩu phần. Các acid amin không tham gia vào tổng hợp protein hoặc được phân giải từ protein, từ các đoạn peptid nhờ enzyme carboxy peptidase hay amino peptidase của ruột non sẽ bị khử amin hoá bằng cách oxy hoá, kết quả tạo thành nhóm –NH₂ và α-cetoacid. Nhóm amin phần lớn đựơc tạo thành urê qua chu trình ormithin, còn một phần tồn tại dưới dạng amoniac. Các α-cetoacid tiếp tục bị biến đổi theo đường hướng β oxy hoá để tạo thành acetyl CoA và năng lượng, acetyl CoA lại tiếp tục đi vào chu trình Krebs để tạo ra CO₂, H₂O, năng lượng và các sản phẩm trung gian. Như vậy các acid amin biến đổi theo đường hướng khử amin hoá sẽ cho nguồn năng lượng lớn. Các acid amin cũng có thể bị khử carboxyl hoá để tạo thành các amin hay diamin. Các amin này lại bị oxy hoá tiếp tục để tạo thành NH₃, H₂O, aldehyde tương ứng, đồng thời giải phóng nguồn năng lượng đáng kể. Như vậy khi thiếu glucid, lipid thì một phần protein thừa có thể chuyển hoá thành glucid hay acid béo để tham gia vào quá trình đốt cháy và cung cấp năng lượng. Khi đốt cháy trong cơ thể, 1 g protein cho 4 Kcal.

Protein đóng vai trò như chất đệm, giữ cho pH máu ổn định do khả năng liên kết với H⁺ và OH^-. Các hoạt động của cơ thể rất nhạy cảm với sự thay đổi pH máu, vì vậy vai trò duy trì cân bằng pH là rất quan trọng. Protein có nhiệm vụ kéo nước từ trong tế bào vào mạch máu, khi lượng protein trong máu thấp, dưới áp lực co bóp của tim, nước bị đẩy vào khoảng gian bào gây hiện tượng phù nề.

Cơ thể con người chống lại sự nhiễm trùng nhờ hệ thống miễn dịch. Hệ thống miễn dịch sản xuất ra kháng thể có bản chất là các protein bảo vệ. Mỗi kháng thể gắn với một phần đặc hiệu của vi khuẩn hoặc yếu tố lạ nhằm tiêu diệt hoặc trung hoà chúng. Cơ thể có hệ thống miễn dịch tốt khi được cung cấp đầy đủ acid amin cần thiết để tổng hợp nên kháng thể. Cơ thể luôn bị đe doạ bởi các chất độc được hấp thụ từ thực phẩm qua hệ thống tiêu hoá hoặc trực tiếp từ môi trường, các chất độc này sẽ được gan giải độc. Khi quá trình tổng hợp protein bị suy giảm do thiếu dinh dưỡng thì khả năng giải độc của cơ thể giảm.

Do chức năng này mà protein giữ vai trò quan trọng trong việc tiếp nhận các chế độ ăn khác nhau. Trong cơ thể người protein là chất có nhiều nhất sau nước. Gần 1/2 trọng lượng khô của người trưởng thành là protein và phân phối như sau: 1/3 ở cơ, 1/5 có ở xương và sụn, 1/10 ở da, phần còn lại ở các tổ chức và dịch thể khác, trừ mật và nước tiểu bình thường không chứa protein. Protein cần thiết cho chuyển hóa bình thường các chất dinh dưỡng khác, đặc biệt là các vitamin và chất khoáng. Khi thiếu protein, nhiều vitamin không phát huy đầy đủ chức năng của chúng mặc dù không thiếu về số lượng. Tóm lại nếu không có protein thì không có sự sống. Ba chức phận chính của vật chất sống là phát triển, sinh sản và dinh dưỡng đều liên quan chặt chẽ với protein.