人類營養學基礎/合成
蛋白質合成的過程可以分為兩個主要步驟：轉錄和翻譯。轉錄是將 DNA 轉化為 mRNA 的過程，翻譯是將 mRNA 轉化為蛋白質的過程。
我們細胞中的 DNA 包含所有進行蛋白質合成的必要資訊。在細胞核中，RNA 聚合酶解開 DNA，開始形成 RNA。C 和 G 核苷酸配對，A 和 T 核苷酸配對。但是，每當在 DNA 上發現 A 時，RNA 聚合酶就會在 RNA 上放置一個 U。例如，如果 DNA 上的氨基酸序列是 ATCG，那麼 mRNA 上的序列將是 UAGC。這是將 DNA 轉錄為信使 RNA 或 mRNA 的過程。mRNA 被帶到細胞核外進入細胞質（Dobson，2000）。
值得注意的是，mRNA 不會編碼整個 DNA，它會編碼 DNA 鏈的一部分，該部分對於在該時間點建立所需的蛋白質是必要的。（教師寵物，2014）一旦新的 mRNA 形成，轉錄就會發生。轉錄可以分解為三個主要步驟：起始、延伸和終止。
一旦 mRNA 在細胞核外並進入細胞質，兩個核糖體亞基就會附著到 mRNA 上。核糖體可以在粗麵內質網上找到（Farabee，2007）。可以認為它們是製造蛋白質的機器；它們本身是由蛋白質和 RNA 構成的。mRNA 和核糖體之間的這種連線步驟稱為起始。
核糖體以三聯體為單位讀取 mRNA 上的核苷酸，稱為密碼子。它從起始密碼子開始，通常是 AUG。轉移 RNA 或 tRNA 傳遞必要的氨基酸，以便將氨基酸新增到鏈中並建立蛋白質。mRNA 的密碼子與 tRNA 上的三個核苷酸匹配，稱為反密碼子。反密碼子位於 tRNA 的一側，而新增到鏈中的氨基酸位於另一側。在延伸過程中，核糖體具有三個 tRNA 結合位點，稱為受體 (A) 位點、肽基 (P) 位點和出口 (E) 位點。帶有氨基酸鏈的 tRNA 結合到 P 位點，而具有反密碼子的新的 tRNA 結合到 A 位點以進行讀取和檢查它是否具有正確的下一個反密碼子。當兩個 tRNA 並排時，會在一個氨基酸的氨基和另一個氨基酸的羧基之間形成鍵。其中一個 tRNA 繼續進入 E 位點，從核糖體中退出，然後回到細胞質尋找新的氨基酸。蛋白質會繼續生長，直到遇到終止密碼子（Farabee，2007）。
氨基酸之間的鍵稱為肽鍵，一條含有 10 個或更多氨基酸的鏈被稱為多肽。一旦氨基酸鏈完成，終止就會發生，新蛋白質從核糖體中釋放出來（Teacher’s Pet，2014），準備執行蛋白質的眾多功能之一，這些功能將在下一節中介紹。
Dobson CM (2000)。“蛋白質摺疊的性質和意義”。在 Pain RH（編輯）中。蛋白質摺疊機制。牛津郡牛津：牛津大學出版社。pp. 1–28。ISBN 0-19-963789-X。於 2015 年 11 月 10 日檢索。
Farabee, MJ（2007）。蛋白質合成。於 2015 年 11 月 9 日檢索。
[教師寵物]。（2014 年 12 月 7 日）。蛋白質合成。[影片檔案]。於 2015 年 11 月 9 日從https://www.youtube.com/watch?v=2zAGAmTkZNY檢索。
蛋白質週轉被定義為我們體內蛋白質的持續降解和合成。這個過程對人和動物細胞很重要，因為它使它們能夠生長和構建我們生存所需的蛋白質。我們體內的器官利用這個過程來修復和構建組織，並調節代謝途徑。當我們從食物中獲取蛋白質時，我們的身體會在我們的十二指腸中消化這些食物，並將營養物質分解成更小的部分，稱為氨基酸，它們本質上是蛋白質的構建塊（W H Freeman，2002）。當蛋白質被分解成含氮氨基酸時，它們被新增到氨基酸庫中，氨基酸庫是儲存在體內以備將來使用的氨基酸的積累。我們體內從飲食中所需的蛋白質量取決於氮平衡，即消化氮量與排洩氮量之間的平衡。在正常情況下，蛋白質降解率等於蛋白質合成率。在合成代謝狀態下，生物體或細胞正在生長，因此蛋白質合成速率高於降解速率。在分解代謝狀態下，降解速率高於蛋白質合成速率（Doherty & Whitfield，2011）。這種代謝途徑的不斷平衡使我們能夠對不同的細胞情況做出反應並保持體內平衡。
有很多因素會影響蛋白質合成和降解的速率。在蛋白質合成中，轉錄的起始以及核糖體的活性都會產生影響。在蛋白質降解中，細胞中蛋白質的半衰期並不總是恆定的，可能會發生變化（Cooper，2000）。在某些情況下，降解的蛋白質用作調節分子，例如在轉錄中，因此它們必須快速分解。在其他情況下，蛋白質會根據特定訊號而降解，因此它們可以作為調節機制，具體取決於細胞內環境（Cooper，2000）。無論如何，蛋白質週轉必須快速，以便改變其水平並對外部刺激做出反應。
蛋白質週轉是一個動態過程，需要特定的技術才能對其進行測量。一些測量蛋白質週轉的方法包括測量每個 DNA 或蛋白質的 RNA 量、核糖體聚集狀態（即多核糖體指數）、特定蛋白質的 mRNA 丰度以及蛋白質酶活性，例如蛋白酶、核糖核酸酶等（Smith & Rennie，1996）。然而，更常見和更有效的方法是在蛋白質或氨基酸中使用蛋白質組學機器設定前體，以便在整個過程中獲得可量化的資料（Doherty & Whitfield，2011）。
在蛋白質合成和代謝過程中，氨基酸可以用於在體內形成除蛋白質以外的化合物，例如神經遞質、葡萄糖和脂肪細胞。但蛋白質合成和代謝最重要的也是最常見的機制發生在氨基酸透過脫氨作用分解，然後透過轉氨作用重建形成非必需氨基酸和其他型別的蛋白質時。
脫氨作用可以在有氧或無氧條件下進行，因為它可以是氧化或非氧化。脫氨作用發生在所有身體組織中，但最顯著地存在於肝臟中。在這個機制中，一個胺官能團被去除，形成一個氨分子，該分子進入尿素迴圈（Ophardt，2003）。該官能團被酮基取代，從而將氨基酸轉化為酮酸，其中碳骨架可以進一步分解以產生能量，用於形成脂肪酸或葡萄糖以儲存能量，或者可以繼續合成非必需氨基酸（Diwan，2008）。
轉氨作用是從氨基酸將氨基轉移到α-酮酸的過程，對於人類的合成代謝功能至關重要，最重要的是合成諸如天冬氨酸和穀氨酸之類的非必需氨基酸。“什麼是轉氨作用？”（2015）。該過程的機制從轉氨酶（用於催化該反應的酶）將輔因子磷酸吡哆醛結合到酶的賴氨酸殘基開始，形成“亞胺”。接下來，進入活性位點的新的底物的氨基取代賴氨酸活性位點的氨基。與底物的α-氨基形成新的鍵，因為賴氨酸的活性位點移開。電子的重排使雙鍵移動以形成“酮胺”，然後水解作用釋放 PMP 或磷酸吡哆胺-5'-磷酸，以及α-酮酸。最後，PMP 分子與α-酮戊二酸結合，反轉先前的步驟，導致氨基轉移到α-酮戊二酸，以及穀氨酸的釋放（Meister，2006）。
研究人員在更仔細地觀察氨基酸的相互作用時發現，雖然大多數氨基酸可以進行脫氨基作用，但該過程主要發生在穀氨酸上，因為該分子是大量轉氨基反應的最終產物（Ophardt，2003）。通常，氨基酸的α-氨基會被轉移到α-酮戊二酸上生成穀氨酸，然後穀氨酸會進行氧化脫氨基作用生成銨離子。轉氨酶催化此過程，並將來自許多不同型別氨基酸的α-氨基轉移到α-酮戊二酸上，以生成穀氨酸（Berg，2002）。透過穀氨酸的脫氨基和轉氨基作用的結合，穀氨酸在迴圈利用過程中發揮作用，其他氨基酸也可以被脫氨基（Ophardt，2003）。
Berg JM，Tymoczko JL，Stryer L，W. H. Freeman and Company。（2002）。“第 23 章：蛋白質週轉和氨基酸分解代謝”。檢索自 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21182/
Mary K Doherty; Phillip D Whitfield。（2011）。“蛋白質組學從表達轉向週轉”。檢索自 http://www.medscape.com/viewarticle/745130_2
Geoffrey M Cooper。（2000）。“蛋白質降解”。檢索自 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9957/
Smith K，Rennie MJ。（1996）。“組織蛋白質週轉的測量”。檢索自 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9022947
Berg，J.（2002）。氨基酸降解的第一步是去除氮。2015 年 12 月 3 日檢索自 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22475/
Diwan，J.（編輯）。（2008）。氨基酸分解代謝 - N. 2015 年 12 月 3 日檢索自 https://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb2/part1/amino.htm#glutdeam
氧化脫氨基作用。（2003）。2015 年 12 月 3 日檢索自 http://chemistry.elmhurst.edu/vchembook/632oxdeam.html
氨基酸的轉氨基作用。（2006）。2015 年 12 月 3 日檢索自 https://www.uic.edu/classes/phar/phar332/Clinical_Cases/aa metab cases/PKU Cases/transaminationofaminoacid.htm
什麼是轉氨基作用？（2015）。2015 年 12 月 3 日檢索自 http://www.wisegeek.org/what-is-transamination.htm
定義：氨基酸庫是指在特定時間內，身體可用於蛋白質合成的所有氨基酸的集合。所有這些氨基酸來自各種來源，它們混合在一起形成一個通用的氨基酸庫（氨基酸庫）。肝臟是此過程中起主要作用的主要器官，其主要功能是根據組織需求調節血液中氨基酸的水平。它還在身體缺乏能量維持其新陳代謝時，將過量的氨基酸轉化為碳水化合物方面發揮作用。成年人體內大約含有 100 克遊離氨基酸，這些氨基酸構成了氨基酸庫（Chaudhary，2014）。
在蛋白質週轉過程中，細胞會分解蛋白質並釋放氨基酸。這些釋放的氨基酸以及我們從飲食中獲得的氨基酸構成了我們血液中的氨基酸庫。在 20 種常見氨基酸中，9 種是必需的：組氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸和纈氨酸（Whitney & Rolfes，2015）。必需氨基酸必須透過飲食攝入，因為人體缺乏產生這些氨基酸的能力（Escott-Stump，2008）。人體對氨基酸有持續的需求，以便維持蛋白質穩態。氨基酸庫受到高度調節，必須透過三種途徑來補充：來自飲食的外源性蛋白質、蛋白質週轉過程中組織蛋白的分解以及從頭合成（Schultz，2011）。飲食多樣化非常重要，以便獲取所有必需氨基酸。一些食物含有大量必需氨基酸，而一些食物幾乎不含必需氨基酸。蛋白質消化率校正氨基酸評分 (PDCAS) 反映了食物中氨基酸的組成以及這些氨基酸的消化率（Schaafsma，2000）。該評分很重要，因為它不僅考慮了氨基酸的組成，還考慮了人體實際消化和吸收的氨基酸量。一些食物來源提供的必需氨基酸比其他食物來源多，獲取所有必需氨基酸的最佳方式是透過食物自然攝入。在當今的現代社會中，蛋白質粉和氨基酸補充劑通常是不必要的，因為大多數人可以透過飲食獲得足夠的蛋白質和氨基酸攝入量（Whitney & Rolfes，2015）。此外，透過身體的蛋白質代謝自然過程，從食物中分解這些氨基酸對身體更有益。體內過量的氨基酸會轉化為尿素並排出體外。
氨基酸庫的貢獻：這些在特定時間內可供細胞使用的氨基酸混合物構成了氨基酸庫，它是透過我們的飲食攝入、蛋白質週轉、非必需氨基酸的合成以及組織本身的分解產生的。蛋白質和氨基酸不會儲存在我們體內，這就是為什麼蛋白質總是在不斷週轉（蛋白質代謝）。在週轉過程中，一些蛋白質正在合成，而另一些蛋白質正在降解。當細胞吸收的氨基酸數量與損失的氨基酸數量相等時，細胞就會達到平衡狀態。如果細胞氨基酸損失大於吸收，則細胞會消耗。如果細胞氨基酸吸收大於損失，則細胞會生長。這就是為什麼體內排洩和攝入的平衡至關重要的原因。負平衡會導致組織和蛋白質破壞，而正平衡則會促進組織和蛋白質形成（Chaudhary，2014）。它們的存在和可用性在血液中也因蛋白質而異，例如血漿和肝蛋白在血液中的持續時間約為 180 天，而激素和酶在血液中的半衰期從幾分鐘到幾小時不等。激素和酶會根據身體需求和新陳代謝不斷迴圈利用（蛋白質代謝）。氨基酸分解代謝會產生大量的能量和氨，而氨對人體來說是一種劇毒物質。為了維持體內低毒性水平，氨會被轉化為尿素，尿素會被腎臟透過尿液排出體外。尿素可以被視為氨基酸庫的“排洩口”，因為它是有機物，負責帶走多餘的氮，這些氮存在於氨基酸合成中並對其必不可少（蛋白質代謝）。
缺乏症：由於缺乏有效衡量指標來判斷充足性，因此難以瞭解氨基酸庫中每種氨基酸的必要量（美國醫學研究所軍事營養研究委員會，1999）。某些氨基酸或蛋白質的缺乏會導致疾病。為了預防疾病，重要的是要食用均衡的飲食，以提供必需氨基酸和其他氮源，用於產生氨基酸。當一個人無法滿足足夠的蛋白質和熱量攝入量時，身體必須分解蛋白質以釋放氨基酸，以維持代謝系統正常運作（Cooper，2000）。消耗足夠的蛋白質來產生身體正常運作所需的所有氨基酸並維持氨基酸庫中氨基酸的平衡，這一點極其重要。
氨基酸庫。（n.d.）醫學詞典。（2009）。2015 年 12 月 3 日檢索自 http://medical-dictionary.thefreedictionary.com/amino+acid+pool
Chaudhary，R.（2014 年 12 月 26 日）。氨基酸庫。2015 年 12 月 3 日檢索自 http://www.slideshare.net/RajeshChaudhary10/amino-acid-pool
Cooper，G.（2000）。細胞：分子方法。馬薩諸塞州桑德蘭：Sinauer Associates。檢索自 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9957/（連結到外部網站）
Escott-Stump，S.（2008）。營養與診斷相關護理。賓夕法尼亞州費城：Lippincott Williams & Wilkins。
美國醫學研究所軍事營養研究委員會。（1999）。蛋白質和氨基酸在維持和增強表現中的作用。華盛頓特區：美國國家科學院出版社 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK224623/（連結到外部網站）
Noss Whitney，E. & Rady Rolfes，S.（2015）。瞭解營養。加利福尼亞州貝爾蒙特：沃茲沃斯出版公司。
蛋白質代謝。（n.d.）。2015 年 12 月 3 日檢索自 http://chemistry.elmhurst.edu/vchembook/630proteinmet.html
Schaafsma，G.（2000）。蛋白質消化率校正氨基酸評分。營養學雜誌，130(7)，1865-1867。檢索自 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10867064（連結到外部網站）
Schultz，Y.（2011）。蛋白質週轉、尿素生成和糖異生。維生素和營養研究國際雜誌，81(23)，101-107。檢索自 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22139560（連結到外部網站）
定義
氮平衡是指人體攝入氮（透過富含蛋白質的食物）和排出氮（透過尿液和糞便）之間的關係。我們體內的大多數氮來自蛋白質。（Segen's Medical Dictionary，2011）。
實現氮平衡
為了測量氮平衡並確定營養狀況，需追蹤24小時內人體透過尿液損失的蛋白質含量。為了計算這種蛋白質損失，測量透過尿液排洩的氮產物。平均而言，飲食中每公斤0.5克蛋白質足以確保零氮平衡（Segen's Medical Dictionary，2011）。人體需要氮來完成組織蛋白質合成，併產生氮含量化合物，這些化合物在多種重要功能中至關重要；其中一些重要功能包括激素、免疫能力、過氧化防禦和神經遞質（Tomé & Bos，2000）。人體也透過多種方式損失氮。主要的是，氮透過尿液中的尿素、肌酐和氨損失；此外，氮也透過糞便和其他雜項損失（Tomé & Bos，2000）。
氮平衡
當透過飲食攝入的氮與透過尿液和糞便排出的氮量相等時，人體總蛋白質不會發生變化；身體處於氮平衡/平衡狀態，這是健康成年人的正常狀態。當氮的攝入量大於氮的排洩量時，人體總蛋白質增加；經歷正氮平衡的人包括孕婦、生長發育者或從營養不良或創傷引起的蛋白質損失中恢復的人。當氮的攝入量小於氮的排洩量時，人體總蛋白質會遭受淨損失；身體處於負氮平衡，這是一種異常且不健康的狀態。負氮平衡是身體對感染、創傷或營養物質攝入不足以幫助替換正在週轉的組織蛋白質的反應（Bender，2006）。
平均而言，健康的成年人每天攝入 80 克蛋白質，而身體透過腸道消化酶、腸道酶和脫落的腸道細胞攝入 70 克蛋白質。我們身體將大部分蛋白質水解為二肽和氨基酸，然後二肽被水解。人體每天平均透過糞便損失 10 克蛋白質；透過糞便損失的蛋白質通常是來自飲食的難消化蛋白質、細菌蛋白質或粘蛋白（粘液的主要蛋白質，抵抗酶的水解）。被吸收的蛋白質被用於蛋白質合成，蛋白質合成發生在恢復期的成年人和正在生長的兒童體內。他們的身體必須合成蛋白質以替換正在週轉的蛋白質。從氨基酸庫中，一些氨基酸被重複使用，但大多數被脫氨基；新吸收的超過蛋白質合成所需的氨基酸也被脫氨基。剩餘的碳骨架被用於糖異生、代謝燃料或脂肪酸合成。氨基酸中的氨基形成尿素，尿素是我們透過尿液排洩的主要含氮化合物（Bender，2006）。
Bender, D. (2006). 氮平衡和蛋白質需求量。檢索自 http://www.ucl.ac.uk/~ucbcdab/simulations.htm
氮平衡。(無日期). Segen's Medical Dictionary。 (2011)。檢索自 http://medical-dictionary.thefreedictionary.com/nitrogen+balance
Tomé, D., & Bos, C. (2000)。膳食蛋白質和氮利用。營養學雜誌，130, 1868S-73S。檢索自 http://jn.nutrition.org/content/130/7/1868S.long