Proteine

Redaktion


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Wenn du ein Spiegelei in der Pfanne brätst, kannst du einen Vorgang beobachten: Das rohe Eiklar fängt mit der Zeit an, zu stocken und wird schließlich fest. Durch das Braten wurde das Eiklar in Eiweiß umgewandelt. Aber warum ist das so? Der Grund dafür liegt in bestimmten Inhaltsstoffen des Eis, nämlich in den Proteinen. Ihnen begegnet man auf vielfältige Weise. Oft ist man sich darüber gar nicht im Klaren. Proteine lassen sich in ganz unterschiedlichen Zusammenhängen vorfinden: Sie sind Bestandteile in unserem Essen, darin sind vor allem Enzyme enthalten. Für manche Kleidungsstücke wurde Seide verarbeitet. Der glatte Stoff ist ebenfalls eine Ansammlung von Seidenproteinen. Aber auch unsere inneren Organe oder Hormone weisen Proteinanteile auf. Selbst unsere Haare setzen sich aus Proteinen zusammen, beispielsweise aus Keratin. Was Proteine sind und wofür man sie benötigt, kannst du in den folgenden Kapiteln nachlesen.

Was bedeutet der Begriff ‚Protein‘ eigentlich?

Die Bezeichnung ‚Protein‘ lehnt sich an das griechische Wort ‚proteios‘ an. Es lässt sich sinngemäß als ‚das Wichtigste‘ oder ‚das Erste‘ übersetzen. Sowohl in der Biologie/Chemie als auch in der Biochemie sind diese Stoffe für zahlreiche Forschungen relevant. Dort wird neben ihrem Aufbau vor allem ihre Wirkung untersucht.

Was sind Proteine und welchen Zweck erfüllen sie?

Proteine gehören zur Gruppe der Makromoleküle. Solche Moleküle sind sehr groß und verfügen über eine hohe Masse. Doch auch ihre Struktur ist auffällig: Viele Makromoleküle erscheinen immer in einer gleichbleibenden Zusammensetzung.

In der Alltagssprache wird das Wort ‚Protein‘ oft durch den Begriff ‚Eiweiß‘ ersetzt. Ohne diese Moleküle wären wir überhaupt nicht lebensfähig, in allen erdenklichen Zellen sind Proteine enthalten. Sie machen ungefähr die Hälfte der Zellmasse aus. In unserem Körper entfallen rund 7 bis 13 Kilogramm allein auf das gesamte Proteingewicht.

Hinweis: Protein ist nicht gleich Protein. Die Moleküle unterscheiden sich hinsichtlich Aufbau, Wirkung und Größe. Jeder Proteinsorte kommt eine andere Aufgabe zu. Einige Proteine sorgen für den Zellaufbau im Körper, andere lösen chemische Prozesse aus. Manche regulieren körperliche Reaktionen. Darüber hinaus ist durch Proteine der Transport von Botenstoffen im Organismus möglich.

Wie setzen sich Proteine zusammen? Wie sehen sie aus?

Ein Protein wird aus mehreren ‚Einzelteilen‘ gebildet. Dabei formieren sich Aminosäuren zu kettenartigen Strukturen, den Peptidbindungen. Die Verbindung von zwei Säuren nennt man Dipeptidbindung. Hängen mehr als zehn zusammen, liegt eine Polypeptidkette vor. Überdies sind Aminosäuren Erbgutträger. In ihnen befindet sich die Desoxyribonukleinsäure. Im alltäglichen Sprachgebrauch ist die Abkürzung ‚DNA‘ verbreitet. Sie bestimmt körpereigene Merkmale wie Augenfarbe oder Größe.

Die einzelnen Ketten werden in Primär-, Sekundär-, Tertiär- und Quartärstrukturen eingeordnet. Sie geben vor, wie das jeweilige Protein wirkt. Ein Protein ist entweder globulär oder fibrillär. Globuläre Proteingruppen erinnern vom Aussehen her an Birnen, die Beschaffenheit eines fibrillären Proteins sieht aus wie ein Faden. Gruppen mit ähnlichen Merkmalen werden als Proteinfamilien zusammengefasst.

Erst wenn mehr als hundert Aminosäuren kettenartig zusammenhängen, ist von einem Protein die Rede. Kettenverbindungen mit weniger als hundert Säuren heißen noch Peptide. Einige Aminosäuren werden als proteinogen eingestuft. Sie formen mithilfe von Peptiden eine Kette, was zur Proteinbildung führt.

Wie hoch ist der tägliche Proteinbedarf?

In unseren Zellen liegen zwar Proteinanteile vor, dennoch benötigt der Körper eine regelmäßige Proteinzufuhr, um neue Zellen produzieren zu können. Acht Aminosäuren können nicht vom menschlichen Organismus selbst hergestellt werden, hier ist eine Zufuhr durch Lebensmittel notwendig. Aus diesem Grund müssen zusätzliche Proteine mit der Nahrung aufgenommen werden. Durch das Essen gelangen sie in den Darmtrakt. Dort werden sie durch Enzyme zerlegt, am Ende liegen die wertvollen Aminosäuren frei. Über das Blut werden die Säuren bis zu der Stelle im Körper weitergeleitet, wo sie wirken sollen. Wenn Reste von Aminosäuren übrig bleiben, werden sie über Nieren und Blase wieder aus dem Körper geleitet.

Am Tag sollte ein Erwachsener eine Proteinmenge von etwa 0,8 Gramm pro Körpergewichtskilo zu sich nehmen. Für ältere Menschen liegt der Tagesbedarf bei rund 1 Gramm pro Kilo. Bei Kindern variiert er zwischen 2,5 Gramm und 0,9 Gramm. Das Alter ist hier ein entscheidender Faktor. Als klassische Proteinquellen gelten Lebensmittel wie Nüsse, Hülsenfrüchte, Quinoa und Reis. Wenn du jeden Tag rund 100 Gramm eiweißhaltige Nahrung zu dir nimmst, ist dein Proteinbedarf schon gedeckt.

Was passiert bei Proteinmangel?

Die tägliche Proteinmenge versorgt den Körper mit Energie. Wenn deine Proteinwerte zu niedrig sind, kann dies Mangelerscheinungen verursachen. Ein allgemeines Schwächegefühl, Infektanfälligkeit oder Muskelabbau gehören zu den Folgen von Proteinmangel. Bei uns in Europa sind solche Fälle allerdings sehr selten. In ärmeren Regionen, wo mangelhafte Ernährung verbreitet ist, kommen sie hingegen häufiger vor. Eine zu hohe Proteindosis ist ebenfalls ungesund. Nieren und Stoffwechsel werden dadurch zu intensiv beansprucht. Daran siehst du, dass ein gesundes Leben nur mit einer ausgewogenen Proteinzufuhr möglich ist.

Proteinreaktionen am Fallbeispiel Spiegelei

Am Anfang wurde das Beispiel vom Spiegelei aufgeführt. An dieser Stelle soll die biochemische Reaktion in der Pfanne einmal genau erklärt werden:

Durch die Hitzeeinwirkung in der Bratpfanne wird die Proteinstruktur verändert. Ihre Primärstruktur bleibt dabei gleich, allerdings werden die Peptidketten durch die hohe Wärme zerrissen. Dadurch gerinnt das Eiklar und nimmt ein festes, weißes Aussehen an. In der Fachsprache nennt man diesen Vorgang auch Denaturierung. Ein denaturiertes Protein kann seinen Aufbau nicht von selbst wiederherstellen. Dazu bedarf es bestimmter Hilfsmittel. Deshalb bleibt das Eiweiß vom Spiegelei auch nach dem Braten noch fest und wird nicht mehr flüssig. Wenn man versucht, das gestockte Eiweiß wieder zu verflüssigen, so nimmt man eine Renaturierung vor. Darüber hinaus funktioniert die Denaturierung auch mithilfe von Bestrahlung, Druck oder chemischen Einflüssen.

Selbst im menschlichen Körper kann sich dieser Zustand einstellen. Bei sehr hohem Fieber von über 42 Grad Celsius gerinnen auch die Proteinanteile im Blut, gleichzeitig wird der Stoffwechsel beschleunigt. Dabei geschieht ein ähnlicher Prozess wie beim Spiegelei: Die Proteinanteile in den Körperzellen gerinnen, was sehr gefährlich werden kann. Durch die Denaturierung verlieren sie nämlich ihre Wirkung.

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