Unter Stoffwechsel versteht man alle chemischen Prozesse im einem Organismus, der zur Umwandlung (Anabolismus, Katabolismus) von Stoffen führt. Der Stoffwechsel ist somit verantwortlich für die Aufnahme, den Transport und die chemische Umwandlung von Stoffen in einem Organismus. Einige der Stoffwechselreaktionen sind zwar auch im “Reagenzglas” möglich”, die Kombination der miteinander vernetzen (Stoffwechsel-)Reaktionen ist aber nur innerhalb lebender Zellen möglich. Aus diesem Grund sollte auch betrachtet werden, wie Zellen die Energie und “Baumaterial” zur Verfügung gestellt wird, die die Zellen zur Aufrechterhaltung ihrer Funktionen benötigen.
Proteine erfüllen verschiedenste Aufgaben im Organismus. So sind z.B. Strukturproteine mit am Aufbau von Muskelfasern oder Bindegewebe beteiligt. Die sog. kontraktilen Proteine erzeugen die Bewegung unseres Körpers. Daneben sind Proteine nicht nur am Aufbau beteiligt, sondern üben selbst Funktionen im Organismus aus. So dienen Proteine als Informationsträger (z.B Insulin).
Die Proteine (Polypeptide) sind hochmolekulare Naturstoffe, die aus einer großen Anzahl an Aminosäuren bestehen. Die Proteine werden dabei durch die Carboxygruppe (COOH) einer Aminosäure und einer Aminogruppe (NH2) einer anderen Aminosäure an den Ribosomen über je eine Carboxy- und Aminogruppe der einzelnen Aminosäuren unter Wasserabspaltung verknüpft (Peptidbindung), wobei die Reihenfolge und die Anzahl der Aminosäuren von einer spezifischen mRNS vorgegeben wird. Diese Molekül- (bzw. Polypetid) Kette (Primärstruktur) falten sich aufgrund der Wasserstoffbrückenbrückenbindungen:
Die Sekundärstruktur (räumliche Anordnung der Molekülkette) ergibt sich aus Wasserstoffbrückenbindungen zwischen nahe benachbarten Aminosäuren innerhalb der Molekülkette (a-Helix und b-Faltblattstruktur), aufgrund dieser Wechselwirkungen faltet sich diese Kette in die sog. Tertiärstruktur. Unter der Quartärstruktur versteht man, wie zwei oder mehrere Polypeptidketten miteinander wechselwirken und sich deswegen räumlich ausrichten.
Die meisten natürlichen Aminosäuren (20 protinogene Aminosäuren) haben L-Konfiguration, d.h. sie haben die Aminogruppe in a-Stellung (an dem zur Carboxy-Gruppe benachbarten C-Atom).
Die mit der Nahrung aufgenommenen Proteine dienen der Versorgung mit Aminosäuren, die für die Synthese von benötigten Proteinen verwendet werden. Grundsätzlich gilt, dass tierisches Protein dem Menschen in der Zusammensetzung der Aminosäuren meist ähnlicher ist, als bei pflanzlichen Proteinen, so dass die Verwertung von tierischen Proteinen zu Aminosäuren und anschließend zu neuen Proteinen weniger energieaufwendig ist. Dies kann man durch die sog. biologische Wertigkeit angeben, die angibt, wie effizient ein Körperprotein durch die Aufnahme von Nahrungsprotein gebildet wird.
Da Proteine im Körper nicht gespeichert werden können, werden überschüssige Aminosäuremoleküle in Kohlenhydrate oder Fettsäuren umgebaut. Die Stickstoffatome werden dabei als Harnstoffderivate über die Niere aus dem Körper ausgeschieden.
Proteine sind komplexe Moleküle, die aus Aminosäuren bestehen und entscheidende Rollen in Zellen spielen. Sie sind essentiell für die Struktur, Funktion und Regulation der Körpergewebe und Organe. Proteine sind unerlässlich, um chemische Reaktionen zu ermöglichen, Nachrichten zu senden, Strukturen zu stützen und den Körper zu verteidigen.
Proteine sind der Haupt”Baustoff” für Zellen, die für das Wachstum und die Reparatur von Zellen und Geweben im Körper benötigt werden. Ohne ausreichende Proteinverfügbarkeit können Zellen nicht richtig wachsen oder repariert werden.
Es gibt verschiedene Arten von Proteinen in Zellen, einschließlich Enzyme, Strukturproteine, Transportproteine, Motorproteine und Signalproteine. Jede dieser Arten hat spezielle Funktionen in der Zelle und im gesamten Körper.
Proteine helfen bei der Zellkommunikation durch ihre Rolle als Rezeptoren und Signalproteine. Rezeptoren binden an Signalstoffe und initiieren eine Zellreaktion. Signalproteine geben Botschaften von Zelle zu Zelle weiter.
Die Proteinsynthese in Zellen erfolgt in zwei Hauptstufen: Transkription und Translation. Bei der Transkription wird die DNA in mRNA umgeschrieben, und bei der Translation wird die mRNA in ein Protein übersetzt.
Proteine als Enzyme sind wichtig, da sie als Katalysatoren agieren und somit chemische Reaktionen in Zellen beschleunigen. Ohne sie würden diese Reaktionen zu langsam ablaufen, um das Leben aufrechtzuerhalten.
Wenn eine Zelle nicht genügend Protein hat, kann sie nicht richtig funktionieren. Dies kann zu Wachstumsstörungen, geschwächtem Immunsystem, mangelnder Muskelmasse und anderen gesundheitlichen Problemen führen.
Essentielle Aminosäuren sind diejenigen, die der Körper nicht selbst herstellen kann und daher aus der Nahrung aufgenommen werden müssen. Sie sind wichtig, weil sie für die Synthese von Proteinen benötigt werden.
Der Proteingehalt in der Ernährung beeinflusst die Zellfunktion, da er die Verfügbarkeit von Aminosäuren für die Proteinsynthese bestimmt. Eine mangelhafte Proteinernährung kann zu einer verminderten Proteinsynthese und damit zu einer beeinträchtigten Zellfunktion führen.
Proteine sind für das Immunsystem wichtig, da sie die Herstellung von Antikörpern ermöglichen, die Infektionen abwehren. Ohne ausreichende Proteinzufuhr kann das Immunsystem geschwächt werden.