Protein
Proteine, oder oft auch Eiweiße, sind lange Ketten von Aminosäuren, die durch Peptidbindungen verbunden sind.
Der Name Protein wurde 1838 von Jöns Berzelius vom griechischen Wort protos (erstes, wichtigstes') abgeleitet, um dadurch die Bedeutung der Proteine für das Leben zu unterstreichen.
Bedeutung für den Organismus
Die Aufgaben der Proteine im Organismus sind vielfältig. Einige Beispiele:
- Als Enzyme unterstützen sie chemische Reaktionen
- Als Hormone steuern sie Vorgänge im Körper
- In den Muskeln verändern bestimmte Proteine ihre Form und sorgen so für die Kontraktion der Muskeln und damit für Bewegung
- Im Hämoglobin sorgen sie für den Sauerstofftransport
Räumlicher Aufbau
Der Aufbau der Proteine, d.h. die Reihenfolge der Aminosäuren ist in der Desoxyribonukleinsäure (DNS) kodiert. In den Ribosomen wird diese Information dann in Proteinmoleküle umgesetzt. Für die Wirkungsweise der Proteine ist aber auch ihr räumlicher Aufbau wichtig. Deswegen wird die Struktur der Proteine auf 4 Betrachtungsebenen beschrieben:
- Die Primärstruktur beschreibt nur die Reihenfolge der Aminosäuren, also die gleiche Information, die auch in der DNS gespeichert ist.
- Die Aminosäureketten bilden in erster Linie schraubenförmige (Helixstruktur) oder zickzackähnliche (Faltblattstruktur) Strukturen, die Sekundärstruktur genannt werden.
- Die schraubenförmigen oder zickzackähnlichen Ketten sind wiederum unregelmäßig gewunden und verknäuelt, wodurch sich die Tertiärstruktur, also die endgültige räumliche Form eines einzelnen Proteinmoleküls, ergibt.
- Bei vielen Funktionen im Körper arbeiten mehrere Proteinmoleküle zusammen, die nicht chemisch miteinander verbunden sind, aber eng aneinandergelagert sind. Das Hämoglobin beispielsweise besteht aus vier Proteinmolekülen. Falls solch eine räumliche Anordnung mehrerer Moleküle besteht, wird diese in der Quartärstruktur beschrieben.
Durch chemische Substanzen (z.B. Säuren, Salze) oder hohe oder tiefe Temperaturen können sich Sekundär- und Tertiärstruktur und damit eventuell auch die Quartärstruktur ändern, ohne dass sich jedoch die Reihenfolge der Aminosäuren (Primärstruktur) ändert. Dieser Vorgang heißt Denaturierung und ist meistens irreversibel, d.h. 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, und bei dem der ursprüngliche, flüssige Zustand nicht mehr hergestellt werden kann.
Durch die Denaturierung ändern sich die physikalischen und physiologischen Eigenschaften der Proteine. Das ist auch der Grund, warum extrem hohes Fieber lebensgefährlich ist: Durch die hohe Temperatur werden Proteine denaturiert, die im denaturierten Zustand nicht mehr in der Lage sind, ihre Aufgaben im Organismus zu erfüllen.
Beim Abbau der Proteine entstehen Peptone.
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