Proteine und Aminosäuren: Aufbau, Funktionen und Lebensmittel

Proteine übernehmen zahlreiche Funktionen

Proteine werden benötigt, um Körpergewebe wie Muskeln, Gewebe, Haut und Organe zu bilden, zu reparieren und zu erhalten. Zudem sind Proteine an allen Stoffwechselprozessen beteiligt und übernehmen wichtige Speicherfunktionen.

Die Körpereiweiße bilden darüber hinaus lebenswichtige Hormone, Antikörper für das Immunsystem, Enzyme und Gerinnungsfaktoren.

Proteine gewährleisten außerdem den Transport gelöster Nährstoffe und Blutbestandteile, beispielsweise von Eisen, Cholesterin, Glukose und auch den fettlöslichen Vitaminen. Ebenso sind Proteine an der Übertragung von Nervenimpulsen beteiligt.

Proteine bestehen aus vielen Aminosäuren

Die Proteine aus unserer Nahrung zerlegt der Organismus in einzelne Eiweißbausteine (Aminosäuren). Diese Aminosäuren werden benötigt, um durch unterschiedliche Bindungen körpereigene Eiweiße zu bilden. Etwa 20 dieser speziellen Säuren bilden dabei die Grundbausteine aller körperlich bedeutenden Proteine. Von diesen 20 Aminosäuren können 8 Aminosäuren jedoch nicht vom Körper selbst gebildet werden.

Experten stufen diese 8 Aminosäuren als lebensnotwendig (essenziell) ein und sie müssen deshalb täglich mit der Nahrung in bestimmten Mengen aufgenommen werden. Die Aminosäuren Histidin und Arginin sind dagegen semi-essentiell, was bedeutet, dass der Körper sie nur zum Teil selbst herstellen kann. Zum anderen Teil müssen sie täglich ebenfalls in bestimmter Menge aus entsprechenden Lebensmitteln aufgenommen werden.

Die drei essenziellen Aminosäuren Isoleucin, Leucin und Valin bilden die Gruppe der verzweigtkettigen Aminosäuren (BCAA).

Proteinmangel

Ein Mangel an Proteinen wirkt sich spürbar aus. Ein Proteinmangel ist bei vielen Menschen gleichzeitig mit einen Mangel an Aminosäuren verbunden, da diese die kleinsten Bausteine der Proteine bilden. Beeinträchtigt ist beim Proteinmangel oft die Funktion des Immunsystems und es wird anfällig für Entzündungen und verschiedene Erkrankungen. Auch eine schlechte Wundheilung, ein schlechtes Wachstum von Nägeln und Haaren sowie schlechte Haut ist häufig mit einem Mangel an Aminosäuren verbunden.

Folgen zu geringer Proteinaufnahme

Ein Mangel an Proteinen kommt in Deutschland zwar seltener vor, kann jedoch durch Krankheit, Unverträglichkeit oder Diäten verursacht werden. Eine Unterdeckung ist auch bei dauerhafter starker körperlicher Belastung möglich, wo es zum Muskelaufbau kommt, der Proteinbedarf erhöht ist und nicht über die Ernährung gedeckt wird. Eine Unterdeckung kann aber auch bei normaler Belastung entstehen, wenn zu wenig Proteine über die Nahrung aufgenommen werden.

Proteine sind empfindlich

Eiweiße unterliegen strukturverändernden Einflüssen, denn sie denaturieren unter verschiedenen chemischen oder physikalischen Einflüssen. Das bedeutet, dass sie ihren strukturellen Aufbau wandeln. Zu solchen chemischen Einflüssen zählen unter anderem Säuren, Salze oder organische Lösungsmittel. Physikalische Einflüssen sind etwa hohe oder tiefe Temperaturen oder Druck.

Durch solche Faktoren erfolgte Veränderungen sind in der Regel nicht wieder umkehrbar. Ein Beispiel dafür liefert die Zubereitung eines Spiegeleis, das nach dem Kochen fest wird. Eiweiße denaturieren ab einer Temperatur von 42 °C. Denaturierte Speisen sind für den Menschen zwar leichter verdaulich, jedoch verlieren denaturierte Proteine ihre typische Funktionsfähigkeit.

Nicht nur die Hitze beim Kochen, sondern auch körpereigene Prozesse können Proteine denaturieren lassen. Das ist beispielsweise beim Fieber der Fall, bei dem die Denaturierung in Kauf genommen wird. Hohes Fieber zerstört einerseits wichtige körpereigene Eiweiße wie beispielsweise einige schützende rote Blutkörperchen, macht jedoch andererseits krankheitserregende Eindringlinge und Fremdkörper (Antigene) unschädlich.

Freie Radikale (Reaktive Sauerstoffspezies) bringen Proteine zum oxidieren (Proteinoxidation) – solche Eiweiße verlieren ihre Funktion und sammeln sich als degenerierte Proteine in Zellen an. Diese Prozesse bringt man mit dem Alterungsprozess und altersbedingten, neurodegenerativen Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit, Parkinson-Krankheit oder Amyotrophen Lateralsklerose in Zusammenhang.

Proteine in der Ernährung

Proteinhaltige Lebensmittel stammen aus tierischen und pflanzlichen Produkten.

Tierische Eiweiße sind unter anderem enthalten in Eiern, Fleisch, Fisch und Meerestieren. Weitere Lebensmittel mit tierischen Proteinen sind Geflügel, Wurst und Milchprodukte.

Höhere Anteile an pflanzlichen Proteinen finden sich in Hülsenfrüchten, vielen Gemüsesorten, Kartoffeln und Nüsse. Aber auch  Sojaprodukte, Getreide und Ölsaaten enthalten nennenswerte Mengen.

Proteinhaltige Lebensmittel enthalten unterschiedliche Zusammensetzungen und Mengen einzelner Aminosäuren. In einem Hühnerei sind etwa alle essentiellen und semi-essentiellen Aminosäuren enthalten.

Biologische Wertigkeit von Protein

In Verbindung mit Proteinen spielt die Eiweißwertigkeit eine große Rolle. Nicht jedes Eiweiß kann der Körper gleich gut aufnehmen und verwerten. Deshalb unterscheiden Experten proteinhaltige Lebensmittel nach ihrer biologischen Wertigkeit (BW).

Die biologische Eiweißwertigkeit gibt Auskunft darüber, wieviel Gramm körpereigenes Protein aus wieviel Gramm Nahrungsprotein gebildet werden kann. Je mehr körpereigenes Eiweiß sich aus einem Lebensmittel aufbauen lässt, desto höher ist seine Eiweißwertigkeit.

Hochwertiges Eiweiß enthält alle 8 essentiellen Aminosäuren. Tierisches Eiweiß hat aufgrund der Verfügbarkeit der unentbehrlichen Aminosäuren eine höhere Eiweißwertigkeit als pflanzliches Eiweiß. Die einzige Ausnahme bildet das pflanzliche Sojaprotein, das ähnlich günstig zusammengesetzt ist.

Optimal ist die Kombination aus tierischem und pflanzlichem Eiweiß

Durch Kombination von pflanzlichen und tierischen Produkten lassen sich hochwertige Eiweiß-Kombinationen erzielen. Empfohlen werden Proteine im Verhältnis 1:3. Dabei gilt ein Verhältnis von einem Drittel tierische Proteine zu zwei Dritteln pflanzliche Proteine als optimal.

Als Referenzwert dient Vollei mit einer biologischen Wertigkeit von 100 Prozent. Lässt sich ein Nahrungsprotein besser verwerten, liegt es über 100, bei schlechterer Verwertung liegt sein Wert unter 100. Je höher die biologische Wertigkeit eines Nahrungsmittels ist, desto geringer ist die Bedarfsmenge.

Beispiel: Rindfleisch besitzt eine Eiweißwertigkeit von 76 Prozent. Demnach kann der Körper aus einem Steak mit 19 g Rindereiweiß 14 g körpereigenes Eiweiß aufbauen.

Referenzwerte der DGE für Proteine

Die empfohlene Proteinzufuhr ist vom Alter abhängig. Nach Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Ernährung e.V. (DGE) sollten Erwachsene ab 19 Jahre bis unter 65 Jahre täglich eine Proteinmenge von 0,8/kg aufnehmen. Diese Menge entspricht in Bezug auf das Referenzgewicht einer Zufuhr von 57 bis 67 g an Proteinen pro Tag.

Ab dem Alter von 65 Jahren gibt die DGE einen Schätzwert für Proteine von 1,0 g/kg Körpergewicht an. Für Kinder und Jugendliche im Alter von 4 bis 19 Jahren gilt ein Bedarf von täglich 0,9 g Protein pro kg/Körpergewicht, während Schwangere einen täglichen Bedarf von 58 g Protein decken sollten. Für Stillende wird eine Tageszufuhr von 63 g Protein empfohlen.

Eine Steigerung der körperlichen Aktivität erfordert nach Ansicht vieler Experten hingegen keinen höheren Bedarf an Proteinen. Die Versorgungslage in Deutschland liegt momentan oberhalb der Werte, die von der DGE empfohlen sind.

Zu hohe Proteinaufnahme

Es kann durch verschiedene Faktoren zur Eiweiß-Überversorgung kommen. Eine sehr eiweißreiche Ernährung, die den oberen Grenzwert von 2 g Protein pro Kilogramm Körpergewicht übersteigt, kann nach Angaben der DGE langfristig gesundheitliche Folgen haben, denn beim Verzehr besonders eiweißhaltiger tierischer Produkte ist davon auszugehen, dass neben den Proteinen besonders viel enthaltenes Fett, Cholesterin und gichtfördernde Purine aufgenommen werden. Diese können langfristig und bei entsprechender Veranlagung zu Gicht und Fettstoffwechselstörungen führen.