Protein

Proteine, umgangssprachlich auch Eiweiße genannt, sind Makromoleküle, die neben Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff auch Stickstoff und Schwefel enthalten. Sie gehören zu den Grundbestandteilen aller lebenden Zellen. Die saure Hydrolyse (das intensive Kochen in starken Säuren) zerlegt die Riesenmoleküle in ihre einzelnen Bausteine, nämlich etwa 20 verschiedene (proteinogene) Aminosäuren. Daher weiß man, dass Proteine aus langen Ketten von Aminosäuren bestehen, die durch Peptidbindungen verbunden sind. Die Länge dieser Polypeptidketten reicht von unter 50 bis über 1000 Aminosäuren. Titin, das längste menschliche Protein, besteht aus über 30000 Aminosäuren, und beinhaltet 320 Proteindomains.

Der Name Protein wurde 1838 von Jöns Jakob Berzelius von den griechischen Wörtern protos (?erstes, wichtigstes?) und proteuo (?ich nehme den ersten Platz ein?) abgeleitet, um dadurch die Bedeutung der Proteine für das Leben zu unterstreichen.

Für die Proteinstruktur meist hauptsächlich das Rückgrat (backbone) betrachtet. Zum Verständnis der Funktion ist jedoch auch die Oberfläche des Proteins von großer Bedeutung. Da die charakteristischen Seitenketten der Aminosäuren vom Rückgrat aus in den Raum ragen, kann die Oberfläche durchaus von der Struktur desselben abweichen.

Durch chemische Substanzen (wie zum Beispiel Säuren und Salze) oder hohe und tiefe Temperaturen können sich die Sekundär- und Tertiärstruktur und damit eventuell auch die Quartärstruktur von Proteinen ändern, ohne dass sich jedoch die Reihenfolge der Aminosäuren (Primärstruktur) ändert. Dieser Vorgang heißt Denaturierung und ist in der Regel irreversibel, das heißt der ursprüngliche räumliche Aufbau kann nicht wiederhergestellt werden. Bekanntestes Beispiel dafür ist das Eiweiß im Hühnerei, das beim Kochen fest wird, weil sich der räumliche Aufbau der Proteinmoleküle geändert hat. Der ursprüngliche flüssige Zustand kann nicht mehr hergestellt werden.

Menschen denaturieren ihre Speisen, um sie leichter verdaulich zu machen. Durch die Denaturierung ändern sich die physikalischen und physiologischen Eigenschaften der Proteine. Hohes Fieber kann daher lebensgefährlich sein: Durch eine zu hohe Temperatur werden Proteine denaturiert und können dann ihre Aufgaben im Organismus nicht mehr erfüllen. Rote Blutkörperchen denaturieren beispielsweise bereits bei 42°C.

Beim Abbau der Proteine entstehen Peptone.

Mit der Nahrung nehmen wir Proteine auf. Bei unserer Verdauung werden diese Proteine in ihre Bestandteile zerlegt - die Aminosäuren. Auf 8 Aminosäuren (von 20, die wir brauchen) sind wir besonders angewiesen, denn sie sind essentiell, das heißt, dass unser Körper sie nicht selbst herstellen kann. Mit dem Stoffwechsel werden die Aminosäuren in jede Zelle gebracht. Der Aufbau der Proteine, das heißt die Reihenfolge der Aminosäuren, ist in der Desoxyribonukleinsäure DNA) kodiert. In den Ribosomen, proteinproduzierenden Organellen in jeder Zelle, wird diese Information verwendet, um aus einzelnen Aminosäuren ein Proteinmolekül zusammenzusetzen, wobei die Aminosäuren in einer ganz bestimmten, von der DNA vorgegebenen Reihenfolge verknüpft werden.