Ein Protein, in der Umgangssprache auch Eiweiss genannt, ist ein biologisches Makromolekül (Riesenmolekül), das aus Aminosäuren aufgebaut ist.
Proteine finden sich in jeder Zelle und machen zumeist mehr als die Hälfte des Trockengewichts einer Zelle aus. Sie dienen den Zellen als «Werkzeuge» und erfüllen je nach ihrer besonderen Struktur unterschiedliche Aufgaben, indem sie beispielsweise Zellbewegungen ermöglichen, Metabolite (biochemische Zwischenprodukte) transportieren, Ionen pumpen, chemische Reaktionen katalysieren oder Signalstoffe erkennen können. Überwiegend aus Proteinen bestehen so auch Muskeln, Herz, Hirn, Haut und Haare.
Wie ist ein Protein aufgebaut?
Bausteine der Proteine sind bestimmte Aminosäuren, die zu Ketten verbunden sind. Beim Menschen handelt es sich um 21 verschiedene Aminosäuren. 13 dieser Aminosäuren kann ein gesunder Körper selbst herstellen; acht Aminosäuren werden als «essentiell» bezeichnet, was bedeutet, dass der Körper sie nicht selbst herstellen kann, sondern mit der Nahrung aufnehmen muss.
Die Aminosäureketten können eine Länge von bis zu mehreren tausend Aminosäuren haben, wobei man Aminosäureketten mit einer Länge von unter ca. 100 Aminosäuren als Peptide bezeichnet und erst ab einer grösseren Kettenlänge von Proteinen spricht. Das grösste bekannte menschliche Protein, besteht aus über 30.000 Aminosäuren und ist somit ein recht komplexes Gebilde!
Proteine und die DNS
Der Aufbau eines Proteins (man spricht von der sogenannten Aminosäurensequenz) ist in der Desoxyribonukleinsäure (DNS) codiert. Der dazu verwendete genetische Code hat sich während der Evolution der Lebewesen kaum verändert. In den Ribosomen, der «Proteinproduktionsmaschinerie» der Zelle, wird diese Information verwendet, um aus einzelnen Aminosäuren eine Polypeptidkette zusammenzusetzen. Erst mit der Faltung dieser Kette im wässrigen Zellmilieu entsteht dann die dreidimensionale Form eines bestimmten Proteinmoleküls.
Proteine haben vielfältigste biologische Funktionen
Proteine können in unserem Organismus verschiedenste, sehr spezielle Funktionen haben:
Schutz, Verteidigung gegen Mikroorganismen
- Toxine führen zur Lähmung von Beutetieren bei Schlangen, Skorpionen und Kegelschnecken.
- Antikörper dienen zur Abwehr von Infektionen.
Körperstruktur, Bewegung
- Kollagene, die bis zu 1/3 des gesamten Körperproteins ausmachen können, sind Strukturproteine der Haut, des Bindegewebes und der Knochen. Als Strukturproteine bestimmen sie den Aufbau der Zelle und damit letztlich die Beschaffenheit der Gewebe und des gesamten Körperbaus.
- In den Muskeln verändern Myosine und Aktine ihre Form und sorgen dadurch für Muskelkontraktion und damit für Bewegung.
- Keratinstrukturen wie Haare/Wolle, Hörner, Nägel/Klauen, Schnäbel, Schuppen und Federn.
- Seidenfäden bei Spinnen und Insekten.
Stoffumsatz (Metabolismus), Transport, Signalfunktion
- Enzyme ermöglichen und kontrollieren sehr spezifische (bio)chemische Reaktionen in Lebewesen.
- Als Ionenkanäle regulieren Proteine die Ionenkonzentration in der Zelle und damit deren Flüssigkeitshaushalt sowie die Erregbarkeit von Nerven und Muskeln.
- Als Transportproteine übernehmen sie den Transport körperwichtiger Substanzen wie z. B. Hämoglobin, das im Blut für den Sauerstofftransport zuständig ist, oder Transferrin, das Eisen im Blut transportiert.
- In Zellmembranen befinden sich Membranrezeptoren, die Substanzen ausserhalb der Zelle erkennen und binden.
- Manche (meist kleinere Proteine) steuern als Hormone Vorgänge im Körper.
- Als Blutgerinnungsfaktoren verhindern die Proteine einerseits einen zu starken Blutverlust bei einer Verletzung eines Blutgefäßes und andererseits eine zu starke Gerinnungsreaktion mit Blockierung des Gefäßes.
- Auto-fluoreszierende Proteine in Quallen.
Reservestoff
- Als Reservestoff kann der Körper Proteine im Hungerzustand als Energielieferanten verwenden. Dabei können die in Leber, Milz und Muskeln gespeicherten Proteine zur Energiegewinnung genutzt werden.
Biologische Wertigkeit – wie gut sind die verschiedenen Proteinquellen
Nicht jedes Protein in Nahrungsmitteln ist gleich «gut» für unseren Körper. Ein Mass dafür, wie gut ein Nahrungsprotein für unseren Körper ist, ist die sogenannte «Biologische Wertigkeit».
Die Biologische Wertigkeit dient als Mass, mit welcher Effizienz Nahrungsproteine in körpereigene Proteine umgesetzt werden können. Je ähnlicher die Nahrungsproteine den Körperproteinen in ihrer Aminosäuren-Zusammensetzung sind, desto weniger Nahrungsproteine werden für deren Aufbau benötigt. Besondere Bedeutung kommt natürlich dem Gehalt an essentiellen Aminosäuren zu.
Als Referenzwert für den Index der Biologischen Wertigkeit dient Vollei, dessen biologische Wertigkeit als 100 (100 %) definiert wurde, da es zum Zeitpunkt der Definitionsfindung die Proteinquelle mit der höchsten bekannten biologischen Wertigkeit war.
Verschiedene Nahrungsproteine und Ihre biologische Wertigkeit
(mehr Informationen finden sich im Web)
- Molkenprotein 104
- Vollei (Referenz) 100
- Soja 96
- Thunfisch 92
- Sojamilch 91
- Buchweizen 90+
- Kuhmilch 88
- Edamer Käse 85
- Quinoa 83
- Reis 83
- Rindfleisch 80
- Casein 77
- Kartoffeln 76
- Bohnen 72
- Mais 72
- Hafer 60
- Weizenmehl 56
Mehr Informationen zum Thema Protein – insbesondere zum Thema Proteinbedarf bei uns Menschen – erhalten Sie in einer Woche im Teil 2 unseres Protein-Blogs
