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Eiweiße 1.) Aufbau, Struktur und Form 1.1.) Aufbau Eiweiße werden in der Fachsprache auch oft Proteine genannt. Proteine setzten sich aus verschiedenen Aminosäuren zusammen. Diese wiederum bestehen immer aus Kohlenstoff (C) Wasserstoff (H) Sauerstoff (O) Stickstoff (N) können jedoch manchmal auch aus Phosphor (P) und Schwefel (S) bestehen. Die Eiweiße lassen sich in Aminosäuren, die aus den eben genannten Stoffen bestehen, aufteilen. Diese Aminosäuren sind in Ketten zusammen gesetzt (Peptide). Es gibt 20 verschiedene Säuren die in verschiedenen Reihenfolgen zusammen gesetzt ca. 20 bis zu 30.000 verschiedene Proteine bilden. Man unterteilt die Eiweiße in der Anzahl der Aminosäuren in Oligopeptide mit weniger als 10 Aminosäuren, Polypeptide, die sich aus 10100 Aminosäuren zusammensetzen, und Proteine mit mehr als 100 Aminosäuren. Alle Aminosäuren setzen sich aus immer den gleichen Bauteilen zusammen. In der Mitte des Molekül steht ein Kohlenstoffatom (C). An dieses C-Atom sind vier unterschiedliche Gruppen angegliedert: eine NH2-Gruppe, die auch Aminogruppe genannt wird. eine COOH-Gruppe, die Carboxylgruppe genannt wird. ein Wasserstoffatom (H) und ein Rest (R). Typischer Aufbau von Aminosäuren 1.2.) Peptide: Mehrere Aminosäuren bilden Peptide (= kettenartige Verbindungen von Aminosäuren): zwei Aminosäuren = Dipeptid drei Aminosäuren = Tripeptid viele Aminosäuren = Polypeptide Zwei Aminosäuren können durch die Abspaltung von Wasser zu einem Peptid werden. 1.3.) Aminosäuren Ein Teil der Aminosäuren können im Körper hergestellt werden, der Rest wird durch die Nahrung aufgenommen. Hier eine Liste der essentiellen und nicht essentiellen Aminosäuren: essentielle Aminosäuren nicht essentielle Aminosäuren (können nicht im Körper hergestellt (können im Körper hergestellt werden) werden) Arginin (für Säuglinge) Alanin Histidin (für Säuglinge) Asparagin Isoleucin Asparaginsäure Leucin Cystein Lysin Glutamin Methionin Glutaminsäure Phenylalani Glycin Threorin Prolin Tryptophan Serin Valin Tyrosin * mehrere Aminosäuren gibt es am Ende des Dokuments zu sehen* 1.4.) Form Bei der Form und der Löslichkeit unterteilt man die Proteine in zwei Gruppen: die globulären Proteine, deren Struktur annähernd kugel- oder birnenförmig aussieht und die meist in Wasser oder Salzlösungen gut löslich sind die fibrillären Proteine, die eine fadenförmige oder faserige Struktur besitzen, meist unlöslich sind und zu den Stütz- und Gerüstsubstanzen gehören (z.B. in Haaren und Fingernägeln) Primärstruktur im ersten Aufbauschritt verbinden sich ca. 1000 Aminosäuren zu einer langen Kette. Die Kombination ist beliebig, so dass sehr viele verschiedene Eiweißstoffe entstehen können. Sekundärstruktur durch innere Wechselwirkungen erhält die Kette eine leicht gefaltete Form (Faltblattstruktur) oder eine spiralig gewundene (Helixstruktur) Tertiärstruktur es bildet sich daraus ein kugelförmiges (globuläres) oder ein fadenförmiges (fibrilläres) Eiweißmolekül. Quartärstruktur Als vierten Schritt kann es noch Bindungen zwischen mehreren globulären oder fibrillären Ketten geben. Die Form wird durch die gegenseitige Anziehungskraft und Wechselwirkungen der Atome und Molekühlen entschieden. Die Form kann jedoch durch die Temperatur (bei ca. 40°-70°C) oder durch chemische Substanzen (Säuren, Salze) verändert werden. Ein ganz typisches Beispiel ist das kochen eines Hühnereies, Das Ei wird hart kann aber nicht wieder Flüssig gemacht werden. Dabei wird nicht die Sequenz der Aminosäuren sondern der 3 dimensionalen Aufbau verändert. Oberflächenstruktur eines Proteins 1.5.) Proteide Außer den Proteinen gibt es noch die Proteide, die außer den Aminosäuren noch Metalle oder Mineralstoffe enthalten 2.) Wozu werden Eiweiße gebraucht? Der menschliche Körper braucht die Aminosäuren aus denen die Eiweiße bestehen. Ein Mensch benötigt 20 Aminosäuren. Von den 20 Aminosäuren sind 10 essentiell, d.h. der Körper kann sie nicht selbst herstellen. Sie müssen mit der Nahrung aufgenommen werden. Zu ihnen gehören: Leucin, Lysin, Valin, Phenylalanin, Methionin, Tryptophan, Threonin und Isoleucin. Bei Säuglingen sind außerdem noch Arginin und Histidin essentiell notwendig. Alle anderen Aminosäuren kann der Körper selbst herstellen. Jede Körperzelle im Menschen besteht hauptsächlich aus Eiweißen. Eiweiße bestimmen in großem Maße die Funktion und die Struktur des menschlichen Körpers. Sie sind in allen Organen zu finden und ein Hauptbestandteil der Muskulatur. Alle Zellwände haben, um ihre Durchlässigkeit für wichtige Stoffe zu gewährleisten, Eingangspforten. Diese Pforten bestehen ebenfalls aus Eiweißen. Die Funktion vieler Körperfunktionen wird über Enzyme, die als Katalysatoren lebenswichtige Vorgänge beschleunigen können, gesteuert. Merke: Auch Enzyme bestehen aus Eiweißen !! Proteine haben eine Vielzahl von Aufgaben. Sie sind Bausteine in 1. Enzymen ( >> beschleunigen und ermöglichen chemische Reaktionen ) 2. Hormonen ( >> steuern Vorgänge im Körper) 3. Stütz- und Gerüsteiweiß ( >> für die Beschaffenheit von Gewebe, z.B. der Haarstruktur, Kollagen, Elastin, Keratin für Haut und Nägel.) 4. Strukturproteine, ( >> z. B. Aktin und Myosin in den Muskeln) >> verändern die Form der Muskeln und sorgen so für die Kontraktion der Muskeln und damit für Bewegung) 5. Plasmaproteine. 6. Transportproteine ( >> z. B. für den roten Blutfarbstoff Hämoglobin (Sauerstofftransport) oder Transferrin, das Eisen im Blut transportiert.) 7. Antikörper für die Immunabwehr. 8. Faktoren der Blutgerinnung. 9. Alloantigene, z. B. Blutgruppenantigene. 3.1.) Wo und wie werden die Eiweiße (Proteine) verdaut? Die Eiweiße werden bei der Verdauung in ihre einfachen Bausteine, die Aminosäuren, zerlegt. Durch die Resorption (= Aufnahme der Nährstoffe durch die Darmwand ins Körperinnere) gelangen die Aminosäuren in die Leber. Die Eiweißverdauung beginnt im sauren Milieu des Magens und endet im Dünndarm. Das saure Milieu aktiviert die eiweißspaltenden Enzyme, wie die Proteasen und Peptidasen. Diese Enzyme helfen die Eiweißketten in kürzere Ketten zu spalten. Im Dünndarm wird die Eiweißspaltung durch die Enzyme Trypsin und Chymotrypsin fortgeführt. Sie zerlegen die schon gekürzten Eiweißketten bis zu den einzelnen Aminosäuren. Nun können die Aminosäuren durch die Darmwand ins Blut übergehen und gelangen in die Leber. Dort werden sie dann zu den benötigten körpereigenen Proteinen zusammengesetzt und können sofort zu körpereigenem Eiweiß aufgebaut oder gespeichert und erst bei Bedarf zu Eiweiß aufgebaut oder zu Traubenzucker abgebaut werden. Eiweiß dient also als unentbehrlicher Baustoff für unseren Körper Energiespender 3.2.) Wie viel Eiweiß braucht der Mensch pro Tag? Wie viel ist gesund? Die tägliche Menge an Eiweiß sollte 0,8 bis 1 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht nicht überschreiten. Mit Körpergewicht ist hier das Normalgewicht gemeint. Auch wenn Sie mehr wiegen, sollte die zugeführte Menge nicht höher sein. Achten Sie bei der Zusammensetzung darauf, dass sie die richtigen Eiweißkombinationen zu sich nehmen. Nur so bekommen sie auch die essentiellen Aminosäuren, die der Körper nicht selbst herstellen kann. 4.1.) Vorkommen von Eiweißen Essentielle Aminosäuren finden sich hauptsächlich in tierischem Eiweiß wie Fleisch, Fisch, Milch, Eiern und Käse. Auch pflanzliche Nahrungsmittel enthalten essentielle Aminosäuren. Allerdings sollte die richtige Kombination von pflanzlichen Nahrungsmitteln gewählt werden, denn nicht jedes pflanzliche Nahrungsmittel enthält alle essentiellen Aminosäuren auf einmal. Vegetarier sollten den Bedarf an essentiellen Aminosäuren über Nüsse, Getreide, Käse, Milch und Milchprodukte decken. Fehlt dem Körper nur eine Aminosäure für die Zusammensetzung von Proteinen, so ist die Funktion der gesamten Eiweiße nicht mehr gewährleistet. Allerdings ist die Versorgung mit essentiellen Aminosäuren bei Vegetariern selten ein Problem. Merke: Fehlt auch nur eine Aminosäure, so funktionieren alle Eiweiße nicht mehr richtig. 4.2.) Beispiel für Eiweiße und Prozentangaben für Eiweißgehalt Fleisch Fisch Milch Käse Getreide Hülsenfrüchte (Soja: 36%) Kartoffeln (lediglich 2%, dafür sehr viele essentielle Aminosäuren!) hoher Eiweißgehalt geringer Eiweißgehalt Sojabohnen (bis 50%) Obst (ab 0,2%) Erdnüsse Kartoffeln Käse Pilze Fisch, Fleisch (ab 11%) Schlagsahne, Milch (bis 3,2%) 5.) Quellen http://lexikon.freenet.de/Protein http://www.netzwelt.de/lexikon/Protein.html http://www.biokurs.de/skripten/bs11-7.htm 6.) Liste von Aminosäuren
