A fehérjék a szervezetben grammonként 4,2 kcal energiát nyújtanak. A fehérjéket felépítő aminosavak egy vagy több aminocsoportot tartalmaznak (NH2), egy savas karboxilcsoport mellett (COOH), különböző hosszúságú szénlánccal (R). Több aminosav kapcsolódásával jönnek létre a fehérjék: A fehérjék térbeli felépítését döntően meghatározza az elsődleges szerkezet, az aminosavsorrend, ami genetikailag meghatározott. Funkciójuk szerint egyebek mellett lehetnek enzimek, vázfehérjék, hormonok. A fehérjéknek szerepük van a szervezet oxigén háztartásában is (a vérrel történő oxigénszállításkor a vörösvérsejtekben található hemoglobinon, míg az izom oxigén raktározásánál a mioglobinon keresztül. A fehérjék csak meghatározott pH-n, hőmérsékleten és ion-környezetben működőképesek, melyek megváltozása denaturálja a fehérjéket, megváltoztatja szerkezetüket. A fehérjéket az emberben ugyanaz a húsz aminosav építi fel, melyek közül születéskor tíz, később nyolc esszenciális, azaz olyan létfontosságú melyet a szervezet nem képes előállítani. Testünkben egyéb aminosavak is képződnek, ezek közül a csecsemők számára az anyatejben található taurin (amely a szó kémiai értelmében nem aminosav) nélkülözhetlen. Speciális helyzetekkor hiány léphet fel egy-egy aminosavból, ezek feltételesen esszenciálisak. A tápanyagainkkal fogyasztott fehérjék a lebontás vagy előemésztés (pl. egyes étrend-kiegészítőknél) során felaprózódnak, di-, tri- vagy oligopeptidekként , azaz kettő, három vagy öt aminosavból álló molekulaként vagy önállóan, egyetlen aminosavig lebontva jól felszívódnak. Az aminosavak és származékaik az étrend-kiegészítésben egyre nagyobb szerepet töltenek be, mivel specifikus, jellegzetes hatásuk lehet. Erre jó példa a tirozin, amelyet az idegsejtek neurotranszmittereinek (idegi átvivőanyagainak) közvetlen és közvetett előanyagaként próbáltak több-kevesebb sikerrel alkalmazni. Az elalvásra, nyugalomra és fáradtság jelentkezésére a triptofán aminosavnak lehet befolyása, ez a szerotonin (5-HT) előanyagaként szolgálhat.
Az aminosavak az izomszövet fő építőkövei. Az izmok 75%-át víz alkotja, a második fő összetevőt az aminosavakból álló fehérjék adják. Szervezetünk nem rendelkezik nagyobb aminosav-raktárakkal, már ha a a vérplazma fehérjéi és aminosavai mellett a belső szerveinket és vázizomzatunkat nem tekintjük ennek. Testi aktivitás során az elágazó láncú aminosavak (BCAA-k) oxidációja fokozódik – különösen szénhidrát hiányában – energia termelésre használódnak fel, ami csökkenti plazma koncentrációjukat. Vázizomzatunk a legnagyobb fehérje raktárunk, az éhezés és a testi aktivitás fokozhatja a fehérje degradációt, lebontást (katabolizmust) a vércukorszint fenntartásának érdekében is, ekkor háttérbe szorulnak a felépítő (anabolikus) folyamatok. Az erőedzés, rezisztencia edzés az izomtömeg növekedését idézi elő, amelynek limitáló tényezője lehet a fehérjefelvétel, az aminosavak hozzáférhetősége. Az izomnövekedés és az izom sérüléseinek regenerációja fehérjeigényes folyamat. Az állóképességi edzés ezzel szemben főleg a mitokondriális fehérjék mennyiségét növeli, az eltérő edzésinger tehát más-más hatásokat vált ki a fehérjeanyagcserére is. A rezisztencia edzést végző edzett atléták szervezete gazdaságosabban kezeli a fehérjéket, mint egy kezdő vagy hosszabb kihagyás után visszatérő sportolóé, így kutatások szerint esetükben alacsonyabb fehérjefelvétellel elérhető a pozitív nitrogénmérleg. A terhelés során az izomzat szénhidrátot és zsírt használ fel energiaforrásként, az aminosavak szerepe marginális. Állóképességi terhelés során a fehérjék lebontása 3–6 %-át nyújtja a termelődő energiának, ám ennek aránya huzamos ideig tartó aktivitás során a 10 %-ot is meghaladhatja, különösen a glikogénként tartalékolt energia mennyiségének csökkenésével. Ennek a mennyiségnek a pótlása fontos az LBM (zsírmentes testtömeg) megőrzéséhez.
A sport megnövekedett energiaigényének következtében a 15–20 en%-os fehérje arány az étrendben az esetek többségében bőségesen fedezi a szükségleteket, ami önmagában nézve feleslegessé tenné a fehérje alapú étrend-kiegészítő készítmények alkalmazását, ezt azonban a sportcélok felülírhatják. Inaktív embereknél a fehérjeforrás hasznosíthatóságától függően 0,75–0,99 g/ttkg a napi fehérjeszükséglet (bizonyos mérések szerint ezt 40–50 %-al is meghaladhatja a valós igény, így a jövőben nem kizárt, hogy a sportolók számára javasolt értékek is módosulhatnak) (Elango 2008; Humayun 2007). Számtalan ilyen százalékos arány kering a sportolók, edzők, sportorvosok körében. További lehetőségünk, ha a testtömeg alapján jutunk egy konkrét, ismét csak becslésen alapuló értékhez (testsúlykilogramm x gramm fehérje/nap képlet). Ehhez a változathoz rendelkezésünkre áll a szorzó értékének számos, kutatásokon alapuló becslése. Az x értéke inaktív emberek esetében a legtöbb becslés szerint 0,8–1 g/ttkg/nap, míg kutatások súlyzós edzéshez a kezdeti fázisban az 1,5–1,7 g/ttkg/nap, később, edzett sportolóknál az 1–1,2 g/ttkg/nap sor mutatja) értéket fogadják el, mivel a vizsgálatok szerint edzett emberekben javulhat a fehérje felhasználásának hatásfoka, gazdaságosabban működhet a szervezet. Sok sportoló nem szeretné, ha a teljesítményének az elégtelen fehérjebevitel lenne a korlátozó tényezője, így ezt ráhagyással tervezik meg. 2–3 g/ttkg/nap bevitel felett azonban ez már nem az edzésadaptáció fokozását segíti elő, inkább csak a szervezetet „edzi” a felesleges fehérje gyors lebontására. Érdekesség: egy friss, 2014 májusában publikált kutatás is megerősítette, amit eddig is tudhattunk: Jose Antonio és társai rezisztencia edzést végző edzett (több éves edzésmúlttal rendelkező) embereket vizsgáltak, akik 1,8 g/ttkg/nap vagy 4,4 g/ttkg/nap fehérjét (kiegészítésként tejsavó proteint és kazeint) fogyasztottak az étrend további módosításai nélkül. Emésztőrendszeri problémák miatt többen kiestek a kutatásból. A következtetések szerint az extrém magas fehérjebevitel nem eredményezett javulást a testösszetételben, izomtömegben, jó hír viszont, hogy a zsírtömeget sem gyarapította. Le kell szögezzem: ez a kutatás nem volt kifejezetten szigorú és alapos, ezért ebben a kérdésben további vizsgálatokra van szükség. A kiegészítés biztonságosságát, hatását máj- és veseműködésre EGYÁLTALÁN NEM VIZSGÁLTÁK. Az otthoni kipróbálástól ezért lehetőleg tekintsen el mindenki (Antonio 2014)! A fehérjeigény becslése során még jó néhány módszer és adat tekintetbe vehető, így a fehérjeforrások aminosav összetételét, különleges hatású frakcióit, a fehérjeforrás felszívódási ütemét („gyors” vagy „lassú” voltát lásd szójafehérjeizolátum, tejsavófehérje koncentrátum és izolátum <-> kazein), testünk feltételezett napi fehérje feldolgozási képességét, az egy étkezés során elméletileg feldolgozható fehérje mennyiséget. A rezisztencia jellegű terhelést követően fogyasztott szénhidrát-fehérje italnál a vázizomzat fehérjeszintézisét valószínűleg az egyszeri 20 g-ot meghaladó feherjemennyiség már nem fokozza (Moore 2008). Kivételt képezhet különböző illegális anabolikus hatású anyagok alkalmazása, amely a felépítő folyamatokat vélhetően olyan jelentős mértékben megtámogathatja, hogy bizonyos feltételezések szerint az elvileg feleslegnek tekinthető 3–4 g/ttkg/nap fehérjebevitel jelentős része is beépítésre kerülhet az izmokba, inakba, csontokba.
Az aminosavak forrásaként szolgáló fehérje aránya a sporttáplálkozásban az egészséges táplálkozásban ajánlott 10–13 energiaszázaléknál általában magasabb, 15–20 en%. A 15–20 en%-os fehérje arány a magasabb energiabevitel következtében a fentiek szerint erősportolóknál elérheti, esetenként meghaladhatja a napi 1,6–2 g/ttkg fehérjebevitelt, míg állóképességi jellegű sportágak esetén az 1,2–1,4 g/ttkg-ot, mindig az adott sportágnak megfelelő testtömegre számítva. Egy 70 kg-os ideális testtömegű, de 90 kg-os valós és sportága szempontjából optimális testtömegű és testzsírarányú sportoló fehérjeigénye akár 180 gramm is lehet, ami többszöröse az ideális testtömeg alapján nem sportoló emberek számára becsült igénynél. A szükségletet meghaladó fehérjebevitel nem támogatja a teljesítményfokozást és az egészséget. A túlzott fehérjebevitel máj- vagy vesekárosító hatását még kutatják, de dehidrációt, fáradékonyságot, ingerlékenységet és más kedvezőtlen jelenségeket valóban előidézhet, látens vagy tekintetbe nem vett ismert vesebetegségek esetén pedig komoly egészségkárosodás jöhet létre.