在生命中，蛋白质是重要的氮元素来源，因此蛋白质除了具有碳、氢元素生命分子化合物所有的生理功能（主要是提供能量）外，还具有许多其他重要的生理功能，归纳起来主要有：
1.构成和修补机体组织
胶原纤维是主要的细胞外结构蛋白，参与结缔组织和骨骼的形成。细胞里的细胞膜、线粒体、叶绿体和内质网等都主要是由不溶性蛋白质与脂质组成的。其中细胞膜中的蛋白质含量要占到总重量的50%～60%。
2.调节生理功能
酶催化生物体内的各种化学反应；激素对生物体内的新陈代谢起调节作用。
3.运输和储存功能
脊椎动物的血红蛋白和无脊椎动物的血蓝蛋白起输氧作用，某些色素蛋白如细胞色素C等起传递电子的作用。
4.供给热能
10%～15%的热量来自于蛋白质。
5.增强机体免疫能力
免疫球蛋白组成抗体，它能识别病毒、细菌以及其他机体的细胞，并与之相结合而排除外来物质对有机体的干扰，起到保护机体的作用。
6.协调动作
动物肌肉的收缩活动是肌动球蛋白的伸缩变化所致。有些微生物的鞭毛的运动也有类似的蛋白质起作用。某些植物的茎、叶对光、声的反应也是由类似的蛋白所引起的。
此外，近代分子生物学的研究还表明，蛋白质在产生和传递神经冲动、维持毛细管正常渗透压和身体的酸碱平衡、遗传信息的控制、细胞膜的通透性以及高等动物的记忆、识别机构等方面都起到了重要作用。
蛋白质数量众多，种类万千，在人体中就约有1万多种蛋白质，如根据营养价值的不同，它又可以分为：完全蛋白质，含有人体所必需的各种氨基酸；不完全蛋白质，缺乏人体所必需的某种氨基酸。
摄入人体细胞内的氨基酸不可能全部用于合成蛋白质，这是因为食物蛋白质中所含的各种氨基酸在其含量的比例方面与机体本身的蛋白质存在着差异。因此，总有一部分氨基酸不被用来合成机体蛋白质，最后在体内分解。这样，不同的食物蛋白质的利用率就存在差别。利用率越高的蛋白质对人体的营养价值越高。植物蛋白所含有的必需氨基酸与人体蛋白质有较大的差异。例如，大豆蛋白中缺乏蛋氨酸，小麦蛋白中缺乏赖氨酸，玉米蛋白中缺乏色氨酸等。如果把缺乏甲种氨基酸的蛋白质和缺乏乙种氨基酸的蛋白质适当配合使用，就可获得最高的蛋白质利用率。实验证明，如果单吃大米和大豆，蛋白质的利用率分别是60%和64%；如果把两者按3∶1的比例混合使用，混合食物蛋白质的利用率可达到76%。将不同来源的蛋白质混合食用，以提高蛋白质的生理价值的作用称为蛋白质的互补作用。日常食物蛋白质含量和生理价值见表5-4。
表5-4 日常食物蛋白质含量和生理价值
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