Na nutrição a proteína desempenha um papel fundamental, pois toda célula do corpo humano precisa dela para crescer e se manter. Além disso, os anticorpos que nos protegem de doenças, as enzimas necessárias para a digestão e o metabolismo, a insulina e outros hormônios são todos constituídos de proteínas. O colesterol viaja através da corrente sanguínea ligado a lipoproteínas (proteínas transportadoras de gorduras); um tecido conjuntivo constituído de proteínas forma a matriz dos ossos; as cromoproteínas são proteínas conjugadas coloridas cujo pigmento contém metal e que têm funções respiratórias (como a hemoglobina, por exemplo); e a queratina, outro tipo de proteína, é usada pelo organismo para formar os cabelos e as unhas. Qualquer proteína não utilizada para essas e outras funções é estocada como gordura, algumas delas podendo ser convertidas em glicose (açúcar do sangue) e queimadas para obtenção de energia.
As proteínas são estruturas extremamente complexas e multiformes, compostas por cadeias de aminoácidos unidas através de ligações peptídicas. Existem milhares de proteínas diferentes, mas todas são formadas por um esqueleto de carbono e nitrogênio, nos quais se prendem os átomos de oxigênio, hidrogênio e de carbono adicionais. Mesmo sendo tantas as funções que desempenham, é errado pensar que elas sejam as de maior importância na dieta, pois em um regime alimentar ideal, somente 10 a 12% das calorias diárias devem vir das proteínas. As necessidades protéicas variam de acordo com a idade, o peso e o estado de saúde, mas um adulto normal necessita, em média, de 0,8 a 1,0g de proteína por quilo de peso corporal. Assim, uma pessoa que pesa 64kg necessita de 50 a 60g de proteína por dia.
Os seres humanos necessitam de vinte aminoácidos diferentes, onze dos quais podem ser fabricados no organismo. Outros nove, denominados aminoácidos essenciais, devem vir da dieta. Assim, como as várias letras do alfabeto juntam-se para formar as palavras, os aminoácidos também se combinam em um número quase infinito para formar mais de 50.000 proteínas diferentes no organismo, algumas constituídas de uns poucos aminoácidos, apenas, enquanto outras são compostas por centenas deles. O DNA, material genético encontrado no núcleo de toda célula do corpo, monta o esquema de agrupamento dos aminoácidos para a formação das proteínas individuais.
O organismo produz proteínas constantemente, a partir de aminoácidos, mas mesmo assim uma certa quantidade delas é perdida através de desgaste natural e deve ser reposta através da dieta. Mas para usar esta proteína o organismo deve primeiro decompô-la em aminoácidos individuais e depois tornar a agrupá-los de acordo com seu código genético único. Com exceção dos óleos e do açúcar refinado, todos os alimentos contêm pelo menos alguma proteína, mas sua qualidade varia de acordo com o número de aminoácidos contidos nela. A proteína animal (com exceção da gelatina) fornece todos os nove aminoácidos essenciais nas proporções exigidas pelo corpo humano, e por isso é classificada como proteína completa ou de alta qualidade.
A proteína vegetal (com exceção da soja, quase tão completa quanto um alimento de origem animal), é deficiente em um ou mais de um aminoácido essencial. Entretanto, como nem todos os alimentos vegetais são deficientes no mesmo aminoácido, o organismo pode construir uma proteína completa se estes alimentos forem combinados de tal forma que se complementem uns aos outros. Exemplo: os cereais são ricos no aminoácido metionina, mas deficientes em lisina, que por sua vez é abundante em feijões, amendoins e outras leguminosas deficientes em metionina. Então, combinando-se um cereal com uma leguminosa pode-se obter um conjunto completo de aminoácidos.
É interessante notar que dietas pobres em carnes, típicas de certos países, apresentam pratos que fornecem proteínas complementares: os feijões fritos e as tortilhas de milho do México; o arroz e o dahl (ervilhas partidas) da Índia, o tofu, arroz e combinações de vegetais da cozinha asiática; o grão-de-bico bulgar, dos pratos do Oriente Médio; e o feijão com arroz dos brasileiros. Mesmo as dietas vegetarianas podem fornecer proteínas combinando cereais e leguminosas complementares. Entretanto, se um aminoácido essencial estiver faltando na dieta, o organismo decompõe seus tecidos magros para obtê-lo, o que pode ser aceitável por um período de tempo pequeno, mas levando à perda muscular caso o problema se prolongue.
O cozimento moderado facilita a digestão da proteína porque o aquecimento quebra algumas das ligações que unem os aminoácidos. O cozimento excessivo pode aglutinar alguns aminoácidos tornando a proteína mais difícil de digerir e de se decompor em aminoácidos individuais. O álcool, o vinagre, o suco de limão e enzimas como a papaína do mamão, são utilizadas para amaciar a carne porque desfazem algumas dessas ligações.
No estômago, longas cadeias de aminoácidos são decompostas em cadeias menores chamadas polipeptídeos. A digestão continua no intestino delgado, onde as enzimas pancreáticas (entre outras) completam o processo. Os aminoácidos individuais são absorvidos pela corrente sangüínea e transportados para o fígado, onde alguns são usados para produzir lipoproteínas e novas enzimas. Outros voltam para a corrente sangüínea, que os carrega para as células. Como os aminoácidos não são armazenados como tal, os não aproveitados em tempo relativamente curto retornam ao fígado, onde o nitrogênio é removido e enviado para os rins, para ser excretado como uréia. As moléculas de proteína remanescentes são estocadas como gordura ou convertidas em glicose para obtenção de energia.
Uma dieta típica da classe média fornece muito mais proteína do que o corpo humano realmente necessita. Isso não representa uma séria ameaça para pessoas saudáveis, mas proteína em excesso sobrecarrega os rins e o fígado. Assim, pessoas com doenças que afetem esses órgãos geralmente devem seguir uma dieta pobre em proteínas. Por outro lado, a carne e outros alimentos de origem animal altamente protéicos, também apresentam grandes quantidades de gordura saturada e colesterol, substâncias que estimulam a aterosclerose, as doenças do coração e a obesidade. Mesmo nas carnes magras de vaca, metade das calorias vem da gordura.
A deficiência protéica grave é caracterizada pelo crescimento deficiente e danos mentais em crianças, além de edema, anemia, perda de massa muscular, diminuição da imunidade e anormalidades metabólicas.