Proteine – Einführung

Hallo! Die wichtigen Bestandteile der Nahrung sind Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette. Heute wollen wir uns mit Eiweißen, die auch Proteine genannt werden genauer beschäftigen. Proteine sind ein wichtiger Bestandteil unserer Ernährung und erfüllen sehr wichtige biologische Funktionen im menschlichen Körper. Aber was genau sind Proteine eigentlich und wie sind sie aufgebaut? Das wollen wir uns heute einmal genauer ansehen. Der Name Eiweiß leitet sich übrigens vom Eiklar beziehungsweise Eiweiß des Hühnereis ab. Proteine sind lebenswichtige Bestandteile der Zellen und biologische Gerüst- und Baustoffe. Sie kommen zum Beispiel in Muskeln, in der Haut und in Nerven vor. Auch Enzyme und manche Hormone wie das Insulin gehören zu den Proteinen.

Proteine sind große Makromoleküle, die aus Aminosäuren aufgebaut sind. Daher sollten wir uns zunächst nocheinmal den Aufbau von Aminosäuren anschauen.

Eine Aminosäure besitzt zwei wichtige funktionelle Gruppen. Einmal die Carboxygruppe und einmal die Aminogruppe. Alle Aminosäuren haben diese Grundstruktur und unterscheiden sich nur durch eine unterschiedliche Seitenkette. Im Fall von Alanin besteht die Seitenkette z.B. aus einer Methylgruppe. Die einfachste Aminosäure ist allerdings Glycin, bei der die Seitenkette aus einem einzigen Wasserstoffatom besteht.

Proteine sind nun also aus diesen Aminosäuren aufgebaut. Sind zwei Aminosäuren mit einander verbunden, wird dieses Molekül Dipeptid genannt. Bei mehreren Aminosäuren bildet sich ein Oligopeptid und bei mehr als 9 Aminosäuren wird von einem Polypeptid gesprochen. Besitzt ein Polypeptid mehr als 100 Aminosäuren und hat außerdem eine biologische Funktion, dann ist es ein Protein.

Schauen wir uns nun die Verknüpfung der einzelnen Aminosäuren genauer an. Es verbindet sich die Aminogruppe einer Aminosäure mit der Carboxygruppe einer anderen Aminosäure. Die Bindung, die zwischen den beiden Aminosäuren ausgebildet wird, nennt man Peptidbindung. Da eine Aminosäure über beide Gruppen verfügt, können lange Ketten von Aminosäuren ausgebildet werden. Bei der Bildung der Peptidbindung wird Wasser frei. Es handelt sich also um eine Kondensation, bzw um eine Polykondensation. Beschäftigen wir uns mit der Struktur von Proteinen etwas genauer. Kennzeichnend für die Proteinmoleküle ist die Reihenfolge der Aminosäuren. Man spricht auch von der Aminosäuresequenz. Diese ist wichtig für die biologische Funktion des Proteins.

Auch die räumliche Struktur ist von sehr großer Bedeutung. Neben der linearen Verknüpfung durch die Peptidbindung werden auch Wasserstoffbrücken zwischen Amino- und Carboxygruppen ausgebildet. Auch zwischen Schwefelatomen aus den Seitenketten können sich Bindungen ausbilden. Bildet sich bei der räumlichen Anordnung eine gewundenen Spirale aus, wird das auch als Helix bezeichnet. Sind die Ketten regelmäßig gefaltet, dann bilden sie eine Faltblattstruktur.

Aber wie können Proteinmoleküle nachgewiesen werden? Um Proteine sicher nachzuweisen, gibt es zwei Farbreaktionen. Zum einen verfärbt sich eine alkalische Eiweißlösung nach Zugabe von Kupfersulfat violett. Diese Nachweisreaktion wird auch als Biuretreaktion bezeichnet. Außerdem kann auch mit konzentrierter Salpetersäure Eiweiß nachgewiesen werden. Es entsteht eine typische Gelbfärbung. Diese Nachweisreaktion heißt Xanthoproteinreaktion. Zuletzt wollen wir uns noch eine typische Eigenschaft von Proteinen ansehen. Wird Eiweiß erhitzt, dann gerinnt es. Das hast du sicher schon einmal gesehen, wenn du ein Ei in die Pfanne gibst.

Der Prozess der hier stattgefunden hat, wird auch als Denaturierung bezeichnet und ist typisch für Eiweiße. Hier wird die Struktur des Proteins verändert. Dies erfolgt durch die Aufspaltung von Wasserstoffbrückenbindungen und anderen zwischenmolekularen Wechselwirkungen. Die Abfolge der Aminosäuren bleibt aber gleich, da keine kovalenten Bindungen aufgebrochen werden. Du hast heute gelernt, dass Proteine sehr wichtige Funktionen im menschlichen Körper ausüben und aus miteinander verknüpften Aminosäuren bestehen. Außerdem haben wir darüber gesprochen, dass diese Aminosäuren über Peptidbindungen kovalent miteinander verbunden sind. Du hast gesehen, dass auch die räumliche Anordnung von Bedeutung ist und über Wasserstoff- und Schwefelbücken Helix-Strukturen und Faltblattstrukturen entstehen. Du weißt nun auch, dass sich Proteine denaturieren lassen und wie sie nachgewiesen werden können. Tschüs und bis bald!