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Proteine werden auch Eiweiße genannt und kommen in vielen unserer Lebensmittel in unterschiedlichen Konzentrationen vor. Als so genannte Makromoleküle setzen sie sich aus kleinen Bausteinen, den Aminosäuren zusammen und besitzen je nach Zusammensetzung der bis zu zwanzig verschiedenen Aminosäuren unterschiedliche Wirkungsweisen.

Proteine bilden zu einem großen Anteil unsere Muskulatur und sind daher auch am Erhalt und dem Aufbau der Muskeln beteiligt. Auch bei der Regeneration nach einer körperlichen Belastung sind Proteine ein wichtiger Baustein in der Erholungsphase.

Aminosäuren bilden lange Ketten und formen so die unterschiedlichen Proteine, wobei durch die dreidimensionale Struktur und Anordnung der Aminosäuren die unterschiedlichen Wirkungsweisen und Funktionen der Proteine festgelegt werden.

In den Proteinen ist außerdem das Erbgut jedes Organismus in Form eines Codes enthalten. Proteine können sich aus essentiellen und nicht essentiellen Aminosäuren zusammensetzen. Essentielle Aminosäuren kann der Körper nicht herstellen und muss sie daher über die Nahrung aufnehmen.

Proteine setzen sich in der Regel aus Kohlenstoff-, Wasserstoff-, Sauerstoff- und Stickstoffatomen zusammen und enthalten zusätzlich noch Schwefel, Eisen, Phosphor und Zink.

Ungefähr die Hälfte der menschlichen Trockenmasse setzt sich aus Proteinen zusammen, was sie zum wichtigsten Baustein des Organismus machen. Außerdem sind Proteine für den Flüssigkeitstransport im Körper zuständig und daher auch ein wichtiger Bestandteil des menschlichen Blutes.

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Allgemein gesagt sind Proteine sogenannte Makromoleküle (sehr große chemische Teilchen), die aus aneinandergereihten Aminosäuren bestehen. Aminosäuren werden von den Zellorganellen, den Ribosomen, im Körper hergestellt.

In ihrer Funktion im menschlichen Körper sind Eiweiße mit kleinen Maschinen vergleichbar: sie transportieren Stoffe (Zwischen- und Endprodukte des Stoffwechsels), pumpen Ionen (geladene Teilchen) und fördern als Enzyme chemische Reaktionen. Es gibt 20 verschiedene Aminosäuren, aus denen dann wiederum in unterschiedlichen Kombinationen Proteine aufgebaut werden. Die Aminosäuren werden in zwei Gruppen unterteilt:

1. Aminosäuren, die vom Körper selbst hergestellt werden können
2. Aminosäuren, die über die Nahrung aufgenommen werden müssen (=essentielle Aminosäuren).

Grundsätzlich haben sie einen gleichen Aufbau, alle Aminosäuren bestehen aus einer Amino-Gruppe (NH2) und einer Carboxylgruppe (COOH). Diese beiden Gruppen sind an ein Kohlenstoffatom gebunden und dadurch miteinander verknüpft. Zusätzlich befindet sich an dem zentralen Kohlenstoffatom noch ein Wasserstoffatom (H) und eine Seitenkette (Restgruppe). Der Unterschied der Aminosäuren entscheidet sich dann dadurch, welche Atome an dieser Restgruppe hängen. Glycin beispielsweise ist die einfachste Aminosäure, da an seiner Seitenkette nur ein Wasserstoffatom gebunden ist. Wenn mindestens 100 Aminosäuren aneinandergereiht sind, spricht man von einem Protein. Bei weniger als 100 Aminosäuren handelt es sich in der Fachsprache um ein Peptid. Der Aufbau muss jedoch nicht immer rein kettenförmig sein, sondern es kann sich auch um mehrere, dicht nebeneinander liegende Ketten handeln. Dementsprechend ist die Vielfalt der Eiweiße sehr groß. Welche Funktion das Protein letztendlich erfüllt, entscheidet sich anhand seiner Struktur. Die Eiweiß-Struktur kann in vier verschiedenen Arten beschrieben werden.

1. Primärstruktur (nur die Reihenfolge der Aminosäuren innerhalb des Proteins)
2. Sekundärstruktur (lokale räumliche Anordnung (alpha-Helix) der Aminosäure in Schrauben oder aufgefalteten Strängen)
3. Tertiärstruktur (gesamte räumliche Struktur der Kette, inklusive der Seitenketten)
4. Quartärstruktur (gesamte räumliche Situation aller Ketten)

Proteine bestehen aus langen, unverzweigten und kompliziert gefalteten Aminosäureketten. Je nachdem, wie die Aminosäuren sich aneinander reihen und strukturieren, entstehen ganz verschiedene Proteine mit einzigartigen Funktionen.

Kleine Aminosäureverbindungen heißen Peptide und von Proteinen spricht man ab einer Aminosäurenkettenlänge von über 100. Die chemischen Reaktionen, aufgrund derer Aminosäuren zusammenhalten, sind sehr komplex, aber komplett erforscht. So weiß man, dass es Anziehungskräfte zwischen den einzelnen Aminosäuren und zwischen mehreren Proteinen gibt. Diese beruhen auf Wechselwirkungen verschiedener chemischer Stoffe wie Wasserstoff (Wasserstoffbrückenbindungen) und Schwefel (Disulfidbindungen). Auch elektrische Ladungen der einzelnen Moleküle können sozusagen magnetisch wirken (Van-der-Waals-Kräfte, Ionenbeziehungen, hydrophobe Bindungen).

Ordnen sich also die Aminosäuren so an, wie es das Gengut vorgibt, laufen sie dabei eine festgelegte Reihenfolge ab, bis ein Protein entsteht. Wie die Aminosäuren nacheinander angeordnet sind, nennt man Aminosäuresequenz oder Primärstruktur. Das kann man vergleichen wie Perlen, die an einer Kette liegen.

Als nächstes nehmen sie eine räumliche Form ein, die Sekundärstruktur. Die Kette windet sich entweder wie eine Wendeltreppe (Alpha-Helix genannt) oder faltet sich wie strenge Chiffon-Stofffalten (Beta-Faltblatt).

Die nächst höhere Organisationsform ist die Tertiärstruktur und beschreibt die dreidimensionale Anordnung von den „Wendeltreppen“ und „Chiffon-Blättern“ miteinander. Diese komplexen Faltungen kommen dadurch zustande, welche Einzelbestandteile die gleiche chemische Eigenschaft haben, wasserabweisend zu sein. Diese legen sich dann gerne aneinander.

Wenn dann mehrere Proteine sich zusammentun zu einem Proteinkomplex, spricht man von der Quartärstruktur. So ein Proteinkomplex ist aber nicht starr für des Rest seines Lebens: die Veränderung der Untereinheiten hat Veränderungen zur Funktion zur Folge. Es kann mit anderen Stoffen im Körper reagieren. Ein Protein kann bis zu einigen Tausend Untereinheiten haben, wie zum Beispiel das Hämoglobin, das in den roten Blutkörperchen sitzt und Sauerstoff transportiert.

Proteine, ugs. auch Eiweiße genannt, sind eine der wichtigsten Stoffe, aus denen lebende Organismen aufgebaut sind. Sie haben im Körper vielfältige Funktionen und wirken als Strukturproteine oder Funktionsproteine (Enzyme und Hormone).

Ein Strukturprotein ist am Aufbau fast aller Strukturen von Zellen und Geweben beteiligt. Dort kann es die Form einer Pore in der Zellwand darstellen oder als Translokator dienen (Beförderungsfunktion).

Sie sind als Transkriptionsfaktoren im Zellkern tätig und wirken dort als Kommunikator für Zellteilung und -wachstum.

Im Folgenden seien ein paar anschauliche Beispiele erläutert. So funktioniert zum Beispiel die Muskelkontraktion mit dem Proteinkomplex „Troponin“, das sich über chemische Reaktionen in seine anderen Troponinpartner verharkt und wieder loslöst. Oder an der Außenseite von Zellen, wo Proteine als Rezeptoren wirken: dockt dort ein Krankheitserreger an, kann die entsprechende Immunzelle den Erreger verschlingen und unschädlich machen. Die Blutgerinnung hingegen nutzt Proteine auch in ihrer Enzymfunktion.

Enzyme - sind Proteine, die andere Stoffe spalten und/oder chemische Reaktionen beschleunigen (als sogenannte Katalysatoren). Die zu spaltenden Stoffe können auch wieder andere Proteine sein. Sie funktionieren dabei nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. Jedes Enzym hat genau eine Zielsubstanz, auf die es reagieren kann. Enzyme kommen in jedem Stoffwechselweg vor. Sie spalten zum Beispiel alle Nahrungsbestandteile auf, die wir im Magen-Darm-Trakt verdauen.

Sie können innerhalb eines großen Proteins eine Umlagerung einzelner Untergruppen bewirken (dann nennt man sie Isomerasen). Oder die Ligasen, die Schäden an der DNA repariert und wieder verknüpft, indem es, wie es sich für ein Enzym gehört, vorher eine energiereiche Verbindung spaltet.

Hormone - Proteine, die als Botenstoffe im Körper fungieren. Sie regulieren viele Stoffwechselwege, wie zum Beispiel beim Wachstum, bei der Fortpflanzung und als Kommunikationsmittel zwischen den einzelnen Verdauungsorganen.

Die bekanntesten Vertreter sind wahrscheinlich Hormone wie Insulin, Adrenalin, das Schilddrüsenhormon Thyroxin und die Geschlechtsorgane Östrogen und Testosteron. Ihr Transportmedium ist das Blut und bereits geringe Konzentrationen reichen aus, dass ihre Zielorgane reagieren. Alle Formen, die Proteine ausführen, sind miteinander verknüpft. So muss zum Beispiel ein Hormon (Protein) über eine Pore (Protein) aus der Zelle geschleust werden, am Zielorgan bindet es an einen Rezeptor (Protein) und kann dort im Zellinneren die Produktion anderer Hormone (Protein) im Zellkern triggern (Proteinbiosynthese).

Wenn man auf Grund seiner Sportart einen erhöhten Proteinbedarf hat, dann sollte man trotzdem darauf achten, ein Gramm Protein pro Kg Körpergewicht pro Tag durch eine ausgewogene und gesunde Ernährung zu erreichen. Alles, was darüber hinaus an Proteinen benötigt und zugeführt wird, kann aus Nahrungsergänzungsmitteln stammen. Eine Supplementierung mit Proteinen ist kein Ersatz für eine ausgewogene Ernährung, das sollte man sich immer bewusst machen. Supplemente sollten somit nur bei großen Belastungen, intensiven Sport- und Fitnesseinheiten sowie in Regenerationsphasen angewandt werden.

Ein weiterer Punkt, der für eine sinnvolle Nahrungsergänzung durch Proteine nicht vergessen werden sollte, ist, dass der menschliche Körper lediglich 45 Gramm Proteine pro Mahlzeit aufnehmen kann. Wer größere Mengen Proteine zuführt, der erzielt keinen weiteren extra Nutzen daraus.

Bei Proteinriegeln sind die Mengen an enthaltenem Eiweiß meistens zwischen 20 und 35 Gramm angegeben. Für die Zubereitung von Proteinshakes senden die meisten Hersteller einen extra Dosierungslöffel mit, der ca. 30 Gramm Protein für einen Shake dosiert. Wer ohne einen Dosierungslöffel auskommen muss, der kann mit ca. zehn Gramm Protein pro Esslöffel kalkulieren und somit seine Zufuhr steuern.

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Nebenwirkungen bei der Supplementierung mit Proteinen können verstärkt bei Menschen mit Laktoseintoleranz oder mit Nahrungsunverträglichkeiten auftreten. Dass bei der Einnahme Nebenwirkungen auftreten können, ist hinlänglich bekannt. Auftretende Probleme können allergische Reaktionen auf bestimmte Zusatzstoffe, Beeinträchtigungen der Nierenfunktion und der Funktion anderer Organe und ein Herauslösen von Mineralien aus den Knochen sein. Der Mineralienmangel kann in einzelnen Fällen sogar bis zu einer Osteoporose führen.

Wer bei der Supplementierung mit Proteinen nicht ausreichend Flüssigkeit (ca. drei Liter Wasser pro Tag) zu sich nimmt, der belastet die Nieren unnötig und riskiert Funktionsstörungen der Nieren. Bei Überdosierungen können Leberschäden und Mineralienmangel in den Knochen als Nebenwirkungen auftreten. Aus diesem Grund sollte man eine Überdosierung wie bei allen Nahrungsergänzungsmitteln vermeiden.

Weitere Nebenwirkungen können Magen-Darm Probleme wie Übelkeit, Durchfall und Magenschmerzen sein.

Über die Nahrung nimmt der menschliche Körper jeden Tag ca. 1,2 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht auf. Bei Sportler ist dieser Bedarf durch den höheren Anteil an Muskelmasse deutlich erhöht und kann in Form von Eiweißriegeln oder Eiweißshakes zugeführt werden. Da Proteine die Bausteine von Muskulatur, Bändern, Bindegewebe und anderen wichtigen Strukturen und Prozessen im Körper sind, wirkt sich die Supplementierung durch Proteine positiv auf diese Strukturen und die sportliche Leistungsfähigkeit eines Sportlers aus. Vor allem nach einer Trainingseinheit sorgen zugeführte Proteine für einen optimierten Muskelaufbau und kurbeln auch die Regeneration an. Da sie als Flüssigkeitstransporter im Blut aktiv sind, können durch eine Supplementierung auch Versorgungssteigerung erzielt werden, die sich auch auf die sportliche Leistungsfähigkeit auswirken.

Aber nicht nur beim Muskelaufbau spielen Proteine eine wichtige Rolle. Auch beim Fettabbau und der Gewichtsreduktion können Proteine als Nahrungsergänzungsmittel eingesetzt werden. Wer mehr Eiweiße und weniger Kohlenhydrate zu sich nimmt, kann auf Dauer mit einer Anpassung des Stoffwechsels mit einhergehendem Fettabbau rechnen.

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Finden sich bei einem Patienten bei einer Labordiagnostik vermehrt Eiweiße im Urin, spricht der Arzt von einer Proteinurie. Der Urin wirkt dabei oft schaumig und trüb. Eine leichte Ausscheidung von Eiweißen über die Niere ist unbedenklich, wenn aber in 24 Stunden mehr als 150mg abgegeben werden, sollte dringend die Ursache für die Proteinurie gesucht werden.

Normalerweise passen die Eiweiße nicht durch das „Sieb“ der Nieren (glomerulärer Filter), in denen das Blut gefiltert wird, oder sie werden gleich wieder zurück sortiert. Wenn diese Funktion aber beeinträchtigt wird, muss man einen möglichen Nierenschaden abklären. Die Diagnostik geschieht meist durch eine Urinprobe. Ein Urinstreifentest kann sehr schnell eine Aussage über den Proteingehalt des Urins treffen, werden genauere Daten benötigt kann auch eine 24-Stunden-Urinprobe (Sammelurin) angelegt werden. In diesem Fall muss der Patient 24 Stunden lang seinen Urin in einen Probebehälter geben. Nur so kann ganz sicher bestimmt werden, wie viel Protein er im Laufe eines Tages über den Urin verliert. In der Regel ist bei einer Proteinurie die Filterfunktion der Nieren beschädigt, sie werden sozusagen zu durchlässig. Es gibt aber auch Situationen, in denen ein kurzzeitiger Anstieg des Eiweiß-Gehaltes im Urin vollkommen normal ist. Zu ihnen zählen körperliche Anstrengungen (beispielsweise durch Sport), Stress, Hitze, Kälte oder auch Fieber. In diesen Fällen besteht bei einem vorübergehenden Anstieg kein dringender Handlungsbedarf. Hält die Proteinausscheidung allerdings an, sollten vor allem Nierenerkrankungen abgeklärt werden. Es könnten zum Beispiel eine Entzündung der Nieren, eine Nierenschwäche oder auch Diabetes Mellitus mit einer sogenannten diabetischen Nephropathie (Nierenschädigung durch den Diabetes) zu Grunde liegen.

Die Erkrankung muss jedoch nicht immer unbedingt direkt die Nieren betreffen. Auch Herzversagen, Bluthochdruck, Herzbeutelentzündung, Tuberkulose und rheumatoide Arthritis können die Verursacher des Proteinverlustes sein. Manche Medikamente, wie NSAR (nichtsteroidale Antirheumatika), Antibiotika oder bestimmte Mittel der Krebstherapie, können als Nebenwirkung eine vermehrte Protein-Ausscheidung bewirken.

Die Therapie der Proteinurie hängt dann vollständig von der ursächlichen Krankheit ab, daher kann man hierzu keine allgemeinen Aussagen treffen. Auch das konkrete Vorbeugen einer Proteinurie ist nicht möglich. Ein gesunder Lebensstil verringert allerdings die Wahrscheinlichkeit an Nierenerkrankungen oder anderen Organschäden zu leiden und kann somit auch vor einer erhöhten Proteinausscheidung im Urin schützen.