人类营养学基础/合成
蛋白质合成的过程可以分为两个主要步骤：转录和翻译。转录是将 DNA 转化为 mRNA 的过程，翻译是将 mRNA 转化为蛋白质的过程。
我们细胞中的 DNA 包含所有进行蛋白质合成的必要信息。在细胞核中，RNA 聚合酶解开 DNA，开始形成 RNA。C 和 G 核苷酸配对，A 和 T 核苷酸配对。但是，每当在 DNA 上发现 A 时，RNA 聚合酶就会在 RNA 上放置一个 U。例如，如果 DNA 上的氨基酸序列是 ATCG，那么 mRNA 上的序列将是 UAGC。这是将 DNA 转录为信使 RNA 或 mRNA 的过程。mRNA 被带到细胞核外进入细胞质（Dobson，2000）。
值得注意的是，mRNA 不会编码整个 DNA，它会编码 DNA 链的一部分，该部分对于在该时间点创建所需的蛋白质是必要的。（教师宠物，2014）一旦新的 mRNA 形成，转录就会发生。转录可以分解为三个主要步骤：起始、延伸和终止。
一旦 mRNA 在细胞核外并进入细胞质，两个核糖体亚基就会附着到 mRNA 上。核糖体可以在粗面内质网上找到（Farabee，2007）。可以认为它们是制造蛋白质的机器；它们本身是由蛋白质和 RNA 构成的。mRNA 和核糖体之间的这种连接步骤称为起始。
核糖体以三联体为单位读取 mRNA 上的核苷酸，称为密码子。它从起始密码子开始，通常是 AUG。转移 RNA 或 tRNA 传递必要的氨基酸，以便将氨基酸添加到链中并创建蛋白质。mRNA 的密码子与 tRNA 上的三个核苷酸匹配，称为反密码子。反密码子位于 tRNA 的一侧，而添加到链中的氨基酸位于另一侧。在延伸过程中，核糖体具有三个 tRNA 结合位点，称为受体 (A) 位点、肽基 (P) 位点和出口 (E) 位点。带有氨基酸链的 tRNA 结合到 P 位点，而具有反密码子的新的 tRNA 结合到 A 位点以进行读取和检查它是否具有正确的下一个反密码子。当两个 tRNA 并排时，会在一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基之间形成键。其中一个 tRNA 继续进入 E 位点，从核糖体中退出，然后回到细胞质寻找新的氨基酸。蛋白质会继续生长，直到遇到终止密码子（Farabee，2007）。
氨基酸之间的键称为肽键，一条含有 10 个或更多氨基酸的链被称为多肽。一旦氨基酸链完成，终止就会发生，新蛋白质从核糖体中释放出来（Teacher’s Pet，2014），准备执行蛋白质的众多功能之一，这些功能将在下一节中介绍。
Dobson CM (2000)。“蛋白质折叠的性质和意义”。在 Pain RH（编辑）中。蛋白质折叠机制。牛津郡牛津：牛津大学出版社。pp. 1–28。ISBN 0-19-963789-X。于 2015 年 11 月 10 日检索。
Farabee, MJ（2007）。蛋白质合成。于 2015 年 11 月 9 日检索。
[教师宠物]。（2014 年 12 月 7 日）。蛋白质合成。[视频文件]。于 2015 年 11 月 9 日从https://www.youtube.com/watch?v=2zAGAmTkZNY检索。
蛋白质周转被定义为我们体内蛋白质的持续降解和合成。这个过程对人和动物细胞很重要，因为它使它们能够生长和构建我们生存所需的蛋白质。我们体内的器官利用这个过程来修复和构建组织，并调节代谢途径。当我们从食物中获取蛋白质时，我们的身体会在我们的十二指肠中消化这些食物，并将营养物质分解成更小的部分，称为氨基酸，它们本质上是蛋白质的构建块（W H Freeman，2002）。当蛋白质被分解成含氮氨基酸时，它们被添加到氨基酸库中，氨基酸库是储存在体内以备将来使用的氨基酸的积累。我们体内从饮食中所需的蛋白质量取决于氮平衡，即消化氮量与排泄氮量之间的平衡。在正常情况下，蛋白质降解率等于蛋白质合成率。在合成代谢状态下，生物体或细胞正在生长，因此蛋白质合成速率高于降解速率。在分解代谢状态下，降解速率高于蛋白质合成速率（Doherty & Whitfield，2011）。这种代谢途径的不断平衡使我们能够对不同的细胞情况做出反应并保持体内平衡。
有很多因素会影响蛋白质合成和降解的速率。在蛋白质合成中，转录的起始以及核糖体的活性都会产生影响。在蛋白质降解中，细胞中蛋白质的半衰期并不总是恒定的，可能会发生变化（Cooper，2000）。在某些情况下，降解的蛋白质用作调节分子，例如在转录中，因此它们必须快速分解。在其他情况下，蛋白质会根据特定信号而降解，因此它们可以作为调节机制，具体取决于细胞内环境（Cooper，2000）。无论如何，蛋白质周转必须快速，以便改变其水平并对外部刺激做出反应。
蛋白质周转是一个动态过程，需要特定的技术才能对其进行测量。一些测量蛋白质周转的方法包括测量每个 DNA 或蛋白质的 RNA 量、核糖体聚集状态（即多核糖体指数）、特定蛋白质的 mRNA 丰度以及蛋白质酶活性，例如蛋白酶、核糖核酸酶等（Smith & Rennie，1996）。然而，更常见和更有效的方法是在蛋白质或氨基酸中使用蛋白质组学机器设定前体，以便在整个过程中获得可量化的数据（Doherty & Whitfield，2011）。
在蛋白质合成和代谢过程中，氨基酸可以用于在体内形成除蛋白质以外的化合物，例如神经递质、葡萄糖和脂肪细胞。但蛋白质合成和代谢最重要的也是最常见的机制发生在氨基酸通过脱氨作用分解，然后通过转氨作用重建形成非必需氨基酸和其他类型的蛋白质时。
脱氨作用可以在有氧或无氧条件下进行，因为它可以是氧化或非氧化。脱氨作用发生在所有身体组织中，但最显着地存在于肝脏中。在这个机制中，一个胺官能团被去除，形成一个氨分子，该分子进入尿素循环（Ophardt，2003）。该官能团被酮基取代，从而将氨基酸转化为酮酸，其中碳骨架可以进一步分解以产生能量，用于形成脂肪酸或葡萄糖以储存能量，或者可以继续合成非必需氨基酸（Diwan，2008）。
转氨作用是从氨基酸将氨基转移到α-酮酸的过程，对于人类的合成代谢功能至关重要，最重要的是合成诸如天冬氨酸和谷氨酸之类的非必需氨基酸。“什么是转氨作用？”（2015）。该过程的机制从转氨酶（用于催化该反应的酶）将辅因子磷酸吡哆醛结合到酶的赖氨酸残基开始，形成“亚胺”。接下来，进入活性位点的新的底物的氨基取代赖氨酸活性位点的氨基。与底物的α-氨基形成新的键，因为赖氨酸的活性位点移开。电子的重排使双键移动以形成“酮胺”，然后水解作用释放 PMP 或磷酸吡哆胺-5'-磷酸，以及α-酮酸。最后，PMP 分子与α-酮戊二酸结合，反转先前的步骤，导致氨基转移到α-酮戊二酸，以及谷氨酸的释放（Meister，2006）。
研究人员在更仔细地观察氨基酸的相互作用时发现，虽然大多数氨基酸可以进行脱氨基作用，但该过程主要发生在谷氨酸上，因为该分子是大量转氨基反应的最终产物（Ophardt，2003）。通常，氨基酸的α-氨基会被转移到α-酮戊二酸上生成谷氨酸，然后谷氨酸会进行氧化脱氨基作用生成铵离子。转氨酶催化此过程，并将来自许多不同类型氨基酸的α-氨基转移到α-酮戊二酸上，以生成谷氨酸（Berg，2002）。通过谷氨酸的脱氨基和转氨基作用的结合，谷氨酸在循环利用过程中发挥作用，其他氨基酸也可以被脱氨基（Ophardt，2003）。
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定义：氨基酸库是指在特定时间内，身体可用于蛋白质合成的所有氨基酸的集合。所有这些氨基酸来自各种来源，它们混合在一起形成一个通用的氨基酸库（氨基酸库）。肝脏是此过程中起主要作用的主要器官，其主要功能是根据组织需求调节血液中氨基酸的水平。它还在身体缺乏能量维持其新陈代谢时，将过量的氨基酸转化为碳水化合物方面发挥作用。成年人体内大约含有 100 克游离氨基酸，这些氨基酸构成了氨基酸库（Chaudhary，2014）。
在蛋白质周转过程中，细胞会分解蛋白质并释放氨基酸。这些释放的氨基酸以及我们从饮食中获得的氨基酸构成了我们血液中的氨基酸库。在 20 种常见氨基酸中，9 种是必需的：组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸（Whitney & Rolfes，2015）。必需氨基酸必须通过饮食摄入，因为人体缺乏产生这些氨基酸的能力（Escott-Stump，2008）。人体对氨基酸有持续的需求，以便维持蛋白质稳态。氨基酸库受到高度调节，必须通过三种途径来补充：来自饮食的外源性蛋白质、蛋白质周转过程中组织蛋白的分解以及从头合成（Schultz，2011）。饮食多样化非常重要，以便获取所有必需氨基酸。一些食物含有大量必需氨基酸，而一些食物几乎不含必需氨基酸。蛋白质消化率校正氨基酸评分 (PDCAS) 反映了食物中氨基酸的组成以及这些氨基酸的消化率（Schaafsma，2000）。该评分很重要，因为它不仅考虑了氨基酸的组成，还考虑了人体实际消化和吸收的氨基酸量。一些食物来源提供的必需氨基酸比其他食物来源多，获取所有必需氨基酸的最佳方式是通过食物自然摄入。在当今的现代社会中，蛋白质粉和氨基酸补充剂通常是不必要的，因为大多数人可以通过饮食获得足够的蛋白质和氨基酸摄入量（Whitney & Rolfes，2015）。此外，通过身体的蛋白质代谢自然过程，从食物中分解这些氨基酸对身体更有益。体内过量的氨基酸会转化为尿素并排出体外。
氨基酸库的贡献：这些在特定时间内可供细胞使用的氨基酸混合物构成了氨基酸库，它是通过我们的饮食摄入、蛋白质周转、非必需氨基酸的合成以及组织本身的分解产生的。蛋白质和氨基酸不会储存在我们体内，这就是为什么蛋白质总是在不断周转（蛋白质代谢）。在周转过程中，一些蛋白质正在合成，而另一些蛋白质正在降解。当细胞吸收的氨基酸数量与损失的氨基酸数量相等时，细胞就会达到平衡状态。如果细胞氨基酸损失大于吸收，则细胞会消耗。如果细胞氨基酸吸收大于损失，则细胞会生长。这就是为什么体内排泄和摄入的平衡至关重要的原因。负平衡会导致组织和蛋白质破坏，而正平衡则会促进组织和蛋白质形成（Chaudhary，2014）。它们的存在和可用性在血液中也因蛋白质而异，例如血浆和肝蛋白在血液中的持续时间约为 180 天，而激素和酶在血液中的半衰期从几分钟到几小时不等。激素和酶会根据身体需求和新陈代谢不断循环利用（蛋白质代谢）。氨基酸分解代谢会产生大量的能量和氨，而氨对人体来说是一种剧毒物质。为了维持体内低毒性水平，氨会被转化为尿素，尿素会被肾脏通过尿液排出体外。尿素可以被视为氨基酸库的“排泄口”，因为它是有机物，负责带走多余的氮，这些氮存在于氨基酸合成中并对其必不可少（蛋白质代谢）。
缺乏症：由于缺乏有效衡量指标来判断充足性，因此难以了解氨基酸库中每种氨基酸的必要量（美国医学研究所军事营养研究委员会，1999）。某些氨基酸或蛋白质的缺乏会导致疾病。为了预防疾病，重要的是要食用均衡的饮食，以提供必需氨基酸和其他氮源，用于产生氨基酸。当一个人无法满足足够的蛋白质和热量摄入量时，身体必须分解蛋白质以释放氨基酸，以维持代谢系统正常运作（Cooper，2000）。消耗足够的蛋白质来产生身体正常运作所需的所有氨基酸并维持氨基酸库中氨基酸的平衡，这一点极其重要。
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定义
氮平衡是指人体摄入氮（通过富含蛋白质的食物）和排出氮（通过尿液和粪便）之间的关系。我们体内的大多数氮来自蛋白质。（Segen's Medical Dictionary，2011）。
实现氮平衡
为了测量氮平衡并确定营养状况，需追踪24小时内人体通过尿液损失的蛋白质含量。为了计算这种蛋白质损失，测量通过尿液排泄的氮产物。平均而言，饮食中每公斤0.5克蛋白质足以确保零氮平衡（Segen's Medical Dictionary，2011）。人体需要氮来完成组织蛋白质合成，并产生氮含量化合物，这些化合物在多种重要功能中至关重要；其中一些重要功能包括激素、免疫能力、过氧化防御和神经递质（Tomé & Bos，2000）。人体也通过多种方式损失氮。主要的是，氮通过尿液中的尿素、肌酐和氨损失；此外，氮也通过粪便和其他杂项损失（Tomé & Bos，2000）。
氮平衡
当通过饮食摄入的氮与通过尿液和粪便排出的氮量相等时，人体总蛋白质不会发生变化；身体处于氮平衡/平衡状态，这是健康成年人的正常状态。当氮的摄入量大于氮的排泄量时，人体总蛋白质增加；经历正氮平衡的人包括孕妇、生长发育者或从营养不良或创伤引起的蛋白质损失中恢复的人。当氮的摄入量小于氮的排泄量时，人体总蛋白质会遭受净损失；身体处于负氮平衡，这是一种异常且不健康的状态。负氮平衡是身体对感染、创伤或营养物质摄入不足以帮助替换正在周转的组织蛋白质的反应（Bender，2006）。
平均而言，健康的成年人每天摄入 80 克蛋白质，而身体通过肠道消化酶、肠道酶和脱落的肠道细胞摄入 70 克蛋白质。我们身体将大部分蛋白质水解为二肽和氨基酸，然后二肽被水解。人体每天平均通过粪便损失 10 克蛋白质；通过粪便损失的蛋白质通常是来自饮食的难消化蛋白质、细菌蛋白质或粘蛋白（粘液的主要蛋白质，抵抗酶的水解）。被吸收的蛋白质被用于蛋白质合成，蛋白质合成发生在恢复期的成年人和正在生长的儿童体内。他们的身体必须合成蛋白质以替换正在周转的蛋白质。从氨基酸库中，一些氨基酸被重复使用，但大多数被脱氨基；新吸收的超过蛋白质合成所需的氨基酸也被脱氨基。剩余的碳骨架被用于糖异生、代谢燃料或脂肪酸合成。氨基酸中的氨基形成尿素，尿素是我们通过尿液排泄的主要含氮化合物（Bender，2006）。
Bender, D. (2006). 氮平衡和蛋白质需求量。检索自 http://www.ucl.ac.uk/~ucbcdab/simulations.htm
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