Handout Proteine

Proteine, umgangssprachlich auch Eiweiße genannt, sind Makromoleküle, die aus
Aminosäuren aufgebaut sind. Die Aminosäuren bestehen hauptsächlich aus den Elementen
Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und – seltener – Schwefel. Proteine gehören
zu den Grundbausteinen aller Zellen. Sie verleihen der Zelle nicht nur Struktur, sondern sind
die molekularen „Maschinen“, die Stoffe transportieren, Ionen pumpen, chemische
Reaktionen katalysieren und Signalstoffe erkennen.
Bausteine der Proteine sind bestimmte als proteinogen, also proteinaufbauend, bezeichnete
Aminosäuren, die durch Peptidbindungen zu Ketten verbunden sind. Beim Menschen
handelt es sich um 21 verschiedene Aminosäuren: die 20 seit langem bekannten sowie
Selenocystein. Die Aminosäureketten haben eine Länge von bis zu mehreren 1000
Aminosäuren, wobei man eigentlich Aminosäureketten mit einer Länge von unter ca. 100
Aminosäuren als Peptide bezeichnet und erst ab einer größeren Kettenlänge von Proteinen
spricht.
Handout Proteine
Allgemeines
Das Wort Protein wurde 1838 von Jöns Jakob Berzelius von dem griechischen Wort πρωτευω
(proteuo, „ich nehme den ersten Platz ein“, von πρωτος, protos, „erstes“, „wichtigstes“)
abgeleitet. Dies soll die Bedeutung der Proteine für das Leben unterstreichen.
Bedeutung für den Organismus
Die Aufgaben der Proteine im Organismus sind vielfältig. Als Beispiele seien genannt:
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Als Strukturproteine bestimmen sie den Aufbau der Zelle und damit letztlich die
Beschaffenheit von Geweben, beispielsweise der Haut- und Haarstruktur sowie
den gesamten Körperaufbau.
Als Enzyme übernehmen sie Biokatalysefunktionen. Sie ermöglichen oder
verhindern durch Beschleunigen oder Verlangsamen chemische Reaktionen in
Lebewesen.
Als Ionenkanäle regulieren sie die Ionenkonzentration in der Zelle, und damit
deren osmotische Homöostase sowie die Erregbarkeit von Nerven und Muskeln.
In den Muskeln verändern bestimmte Proteine ihre Form und sorgen so für die
Kontraktion der Muskeln und damit für Bewegung.
Als Transportproteine übernehmen sie den Transport körperwichtiger Substanzen
wie z. B. Hämoglobin, das im Blut für den Sauerstofftransport zuständig ist, oder
Transferrin, das Eisen in unserem Blut transportiert.
Manche (meist kleinere Proteine) steuern als Hormone Vorgänge im Körper.
Als Antikörper dienen sie der Infektionsabwehr.
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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.
Als Reservesubstanz dienen die Proteine dem Körper als Energielieferanten im
Hungerzustand. Wobei die in Leber, Milz und Muskel gespeicherten Proteine im
Hungerzustand zur Glukoneogenese und damit zur Energiegewinnung genutzt
werden können, um die lebensnotwendigen Prozesse des Körpers
aufrechtzuerhalten.
Eiweißmangel
Eiweiß hat eine große Anzahl von Aufgaben in unserem Körper. Es ist zum Aufbau und zum
Erhalt der Körperzellen notwendig und hilft bei der Heilung von Wunden und Krankheiten.
Ein erwachsener Mensch sollte täglich etwa 1 Gramm Eiweiß pro Kilogramm Körpergewicht
mit der Nahrung zu sich nehmen. Der Bedarf nimmt bei schwangeren und stillenden Frauen
noch zu.
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Ein Mangel kann schlimme Folgen haben:
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Haarausfall (Haare bestehen zu 97-100% aus Proteinen - Keratin)
Antriebsarmut
Im schlimmsten Fall kommt es zur Eiweißmangelkrankheit Kwashiorkor.
Menschen (meist Kinder), die an Kwashiorkor leiden, erkennt man an ihren
dicken Bäuchen. Der Organismus versucht durch Wasser den Eiweißmangel
abzudecken, sodass sich das Wasser nach einiger Zeit im Körper ablagert (Ödem).
Weitere Symptome sind: Muskelschwäche
Wachstumsstörungen
Fettleber
Ödeme
Andauernder Eiweißmangel führt zum Marasmus und zum Tod.
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Kollagene und Elastine
Kollagen (internationalisierte Schreibweise Collagen; Betonung auf der letzten Silbe) ist ein
bei Menschen und Tieren vorkommendes Strukturprotein des Bindegewebes (genauer: der
extrazellulären Matrix).
Im menschlichen Körper ist Kollagen mit über 30 % Anteil am Gesamtgewicht aller Eiweiße
(Proteine) das am meisten verbreitete Eiweiß. Es ist der organische Bestandteil von Knochen
und Zähnen und der wesentliche Bestandteil von Knorpel, Sehnen, Bändern und Haut.
Kollagenfasern besitzen eine enorme Zugfestigkeit und sind nicht dehnbar. Seinen Namen
erhielt das Kollagen (aus dem Griechischen: Leim erzeugend) ursprünglich aufgrund seiner
früheren Nutzung als Knochenleim im Holzhandwerk.
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Relevante Proteine
Elastin ist ein Faserprotein, welches aus Polypeptid-Untereinheiten besteht. Es gehört zu den
Strukturproteinen, weil es in seiner Funktion für Formgebung und Halt verantwortlich ist.
Kollagen und Elastin bilden im Bindegewebe der Tiere, wie in den Sehnen und Bändern, ein
faseriges Grundgerüst.
Im Gegensatz zu Kollagen ist Elastin elastisch dehnbar. Elastin kommt häufig in der Lunge, in
der Haut und in Blutgefäßen vor und verleiht diesen Elastizität.
In Hautpflegemitteln werden u. a. Kollagene und Elastine verwendet, da diese der
Hautalterung vorbeugen sollen und den Zustand von alternder Haut sowie von UV-Licht
geschädigter Haut verbessern sollen. Die Wirkungsweise ist jedoch umstritten: Um eine
hautverjüngende Wirkung zu entfalten, müssten die Kollagene ebenso wie Elastine in tiefere
Hautschichten eindringen können. Nach bisherigen Erkenntnissen gelangen die
großmolekularen Eiweiße aber hauptsächlich nur in die oberen Zelllagen der Haut.
Merke
Kollagene und Elastine sollen
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der Hautalterung vorbeugen
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den Zustand alternder und von UV-Licht geschädigter Haut verbessern.
Auswirkungen:
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Erhöhung des Wasserbindevermögens der Haut
-
Verbesserung der Hautglätte
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Um eine hautverjüngende Wirkung zu entfalten, müssten die Kollagene bzw.
Elastine in tiefere Hautschichten eindringen können. Nach bisherigen
Erkenntnissen gelangen die großmolekularen Eiweiße aber hauptsächlich nur in
die oberen Zelllagen der Haut. Sie haben daher als wasserlösliche Wirkstoffe
vorwiegend durchfeuchtende Wirkung.
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Merke:
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