Proteine: Aufbau, Funktion, Tagesbedarf

Proteine – auch Eiweiße genannt – gehören wie Kohlenhydrate und Fette zu den lebenswichtigen Makronährstoffen. Sie stellen das Baumaterial für unsere Muskeln und Organe, für unser Blut, unsere Enzyme und Hormone zur Verfügung und sind eine wichtige Energiequelle. Von der Strukturgebung bis hin zur Regulation von vielen Körperfunktionen – Proteine spielen eine unverzichtbare Rolle im menschlichen Körper. Da wir keine Proteine in unserem Organismus speichern können, müssen wir Eiweiße über die Nahrung aufnehmen. Nur dann werden unsere Körperzellen ausreichend versorgt und können unsere Gesundheit und Vitalität aufrechterhalten. Mit einer ausgewogenen Ernährung kannst du sicherstellen, dass dein Körper ausreichend Proteine erhält, um seine wichtigen Aufgaben zu erfüllen.

Hier erfährst du, was Proteine sind, wie der Aufbau und die Struktur der Eiweiße ist und welche wichtigen Funktionen sie haben. Auch wie hoch der tägliche Bedarf an Proteinen aussieht, was bei einem Mangel passiert und welche pflanzlichen und tierischen Lebensmittel besonders reich an Eiweißen sind.

Aufbau und Struktur: Was sind Proteine?

Proteine sind Eiweiße. Der Begriff Protein stammt von dem griechischen Begriff “Proton” und steht für "das Erste” oder “das Wichtigste". Und so ist es auch: Proteine sind sehr wichtig für unseren Körper. Sie sind die Grundlage für alle chemische Reaktionen in unserem Organismus, sie bilden die Basis der Genetik und liefern unserem Körper Aminosäuren, die wiederum die Grundbausteine unserer Zellen und Gewebe, Hormone und Enzyme sowie unserer Antikörper sind. Zudem können Aminosäuren zur Energiegewinnung verwendet werden.

In ihrer Grundsubstanz bestehen Proteine aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel. Die Moleküle dieser Substanzen sind aus Aminosäuren aufgebaut, die über Peptidbindungen verknüpft sind. Ein Protein besteht aus 300 und mehr Aminosäuren. Jedes Protein verfügt über eine einzigartige Zahl und Abfolge von Aminosäuren. Die Anzahl und Abfolge der Aminosäuren faltet das entstandene Protein in eine bestimmte Form, die die Funktion des Proteins – z. B. Muskel oder Enzym – festlegt.

Aminosäuren sind darüber hinaus auch für das Wachstum und den Erhalt unserer Zellen und Enzyme verantwortlich. Aminosäuren sind Carbonsäuren (organische Verbindungen mit einer oder mehreren Carboxylgruppe (–COOH)), die eine oder mehrere Aminogruppen (–NH₂) tragen. Die wichtigste Gruppe unter den Aminosäuren: die proteinogenen Aminosäuren. Wissenschaftler:innen unterscheiden zwischen sogenannten essenziellen Aminosäuren und nicht essenziellen Aminosäuren.

Essenzielle und nicht essenzielle Aminosäuren

Essenzielle Aminosäuren können von unserem Körper nicht selbst hergestellt (synthetisiert) werden und müssen daher über die Nahrung aufgenommen werden. Nicht essenzielle Aminosäuren hingegen werden von unserem Körper selbst hergestellt. Sie umfassen bei uns Menschen 21 Aminosäuren.

Von diesen 21 Aminosäuren sind neun proteinogene Aminosäuren für uns unentbehrlich (essenziell): Histidin, Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin, Tryptophan und Valin. Bei einer unzureichenden Aufnahme von essenziellen Aminosäuren ist die notwendige körpereigene Proteinbildung nicht ausreichend möglich. Zu den nicht essenziellen Aminosäuren gehören: Alanin, Arginin, Asparagin, Aspartat, Cystein, Glutamat, Glutamin, Glycin, Prolin, Serin, Taurin und Tyrosin.

Funktionen von Proteinen im Körper

Proteine, die wir mit der Nahrung aufnehmen, versorgen unseren Körper mit lebenswichtigen Aminosäuren und mit Stickstoff, beides wird für den körpereigenen Aufbau von Eiweißen benötigt. Nahrungsproteine nutzt unser Organismus außerdem zur Energiebereitstellung. Dabei werden pro Gramm (g) Protein 4 Kilokalorien (kcal) verbrannt. Zudem stellen Aminosäuren Vorstufen zum Aufbau von vielen Stoffwechselprodukten wie z. B. Gallensäuren, Serotonin und Histamin dar. Im Körper gibt es folgende Arten von Proteinen, die bestimmte Funktionen übernehmen:

Strukturproteine (Kollagen, Keratin, Elastin)

Kollagen ist Hauptbestandteil von Bindegewebe, Knochen, Haut und Sehnen, das dem Gewebe Festigkeit und Elastizität verleiht. Kollagen ist das am häufigsten im menschlichen Körper vorkommende Protein und das wichtigste Strukturprotein im Bindegewebe, in Muskeln und Gelenken. Es unterstützt die Flexibilität und die Fähigkeit der Muskeln, sich zu dehnen. Keratin ist ein Eiweiß, das in Haaren, Nägeln und der äußeren Hautschicht vorkommt und Schutz bietet. Elastin hingegen verleiht unseren Blutgefäßen Elastizität.

Kontraktile Proteine (Aktin und Myosin)

Aktin und Myosin sind die wesentlichen Proteine für die Muskelkontraktion und Bewegung. Sie arbeiten zusammen, um Muskelfasern zu verkürzen und so Bewegung zu ermöglichen.

Speicherproteine (Ferritin)

Unser Körper braucht Eiweiße, um bestimmte Stoffe zu speichern. Ferritin speichert z. B. Eisen in Leber und Milz und setzt es bei Bedarf frei. In Hungersituationen kann unser Organismus diese Proteine als Energiequelle nutzen.

Transportproteine (Albumin, Hämoglobin, Myoglobin)

Diese Art Proteine sorgen dafür, dass der Körper Stoffe wie z. B. Sauerstoff transportieren kann. Albumin ist das wichtigste Transportprotein und wird in der Leber gebildet. Die Hauptfunktion ist die Aufrechterhaltung des kolloidosmotischen Drucks (Druckart, die durch enzymatische Reaktionen in den Muskelfasern entsteht und für die Muskelkontraktion verantwortlich ist). Hämoglobin ist ein Protein in roten Blutkörperchen, das Sauerstoff von der Lunge zu den Geweben transportiert. Myoglobin (roter Muskelfarbstoff) ist ein in Skelett- und Herzmuskulatur gebildeter Eiweißstoff, der Sauerstoff in der Muskulatur speichert.

Schutzproteine (Antikörper, Fibrinogen, Fibrin)

Proteine in Form von Antikörpern erkennen und neutralisieren spezifische Krankheitserreger, um Infektionen zu bekämpfen. Fibrinogen ist ein Plasmaprotein und ein wichtiger Bestandteil des Blutgerinnungssystems. Es ist die Vorstufe von Fibrin, dem Hauptprotein, das für die Bildung eines stabilen Blutgerinnsels sorgt und bei Verletzungen mit einer Art Gitter die Wunde verschließt.

Hormone (Insulin, Erythropoietin (EPO))

Viele Hormone, wie Insulin oder Erythropoietin (EPO), sind Proteine, die wichtige Vorgänge und Stoffwechselprozesse im Körper regulieren. Da die Eiweiße mit weniger als 100 Aminosäuren als kurz gelten, werden sie auch als sogenannte Peptidhormone bezeichnet. Insulin wird in der Bauchspeicheldrüse gebildet und sorgt bei gesunden Menschen dafür, dass Glukose (Einfachzucker) in die Körperzellen gelangt und dann für die Energiegewinnung genutzt werden kann. Erythropoietin (EPO) ist ein in den Nieren produziertes Glykoprotein, welches die Erythropoese (Bildung von reifen Erythrozyten aus Stammzellen) im Knochenmark steuert.

Enzyme (Amylase, DNA-Polymerase)

Enzyme sind Proteine, die Stoffwechselprozesse (biochemische Reaktionen) beschleunigen. Beispiele sind Amylase, die Stärke in Zucker abbaut, und DNA-Polymerase, die bei der DNA-Replikation (Vervielfältigung der Nukleinsäuremoleküle als Träger der Erbinformation einer Zelle oder eines Virus) hilft.

Das sind unsere leckeren Produkte mit Proteinen:

Proteine: Wie hoch ist der tägliche Bedarf an Eiweiß?

Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) empfiehlt Erwachsenen eine Tagesdosis von 0,8 Gramm (g) Eiweiß pro Kilogramm (kg) Körpergewicht. Geschlechterspezifische Unterschiede zwischen Männern und Frauen gibt es nicht, außer während der Schwangerschaft. In dieser Zeit steigt der Bedarf bei Frauen auf 1,0 g pro Kilogramm Körpergewicht. Im fortgeschrittenen Alter (über 65 Jahre) liegt der Eiweißbedarf ebenfalls bei 1,0 g pro Kilogramm Körpergewicht.

Referenzwerte der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE)

ALTER	REFERENZWERT (Gramm (g)/ Kilogramm (kg) Körpergewicht
Kinder (1 bis 17 Jahre)	1,0 – 0,9 g Proteine / kg Körpergewicht
Erwachsene (18 bis 65 Jahre)	0,8 g Proteine / kg Körpergewicht
Ältere Menschen (ab 65 Jahren)	1,0 g Proteine / kg Körpergewicht
Schwangerschaft	0,8 g Proteine / kg Körpergewicht
1. Trimester	0,8 g Proteine / kg Körpergewicht
2. Trimester	0,9 g Proteine / kg Körpergewicht
3. Trimester	1,0 g Proteine / kg Körpergewicht
Stillzeit	1,2 g Proteine / kg Körpergewicht

Besondere Umstände, besonderer Eiweißbedarf

Schwangere und Stillende benötigen mehr Proteine pro Tag, weil die Aminosäuren für das Wachstum des Embryos benötigt und später beim Stillen über die Muttermilch an den Säugling abgegeben werden. Säuglinge haben hinsichtlich des Körpergewichts einen höheren Bedarf an Eiweiß als Erwachsene und müssen nicht nur defekte Zellen erneuern, sondern viele neue Zellen aufbauen. Laut DGE gibt es folgende Referenzwerte:

ALTER (Säuglinge)	REFERENZWERT (Gramm (g)/ Kilogramm (kg) Körpergewicht
0 bis unter 1 Monat	2,5 g Eiweiß / (kg) Körpergewicht
1 bis 2 Monate	1,8 g Eiweiß / (kg) Körpergewicht
2 bis 4 Monate	1,4 g Eiweiß / (kg) Körpergewicht
4 bis 12 Monate	1,3 g Eiweiß / (kg) Körpergewicht

Erhöhte Proteinzufuhr und Sport?

Freizeitsportler:innen benötigen beim Kraftsport in der Regel keine erhöhte Proteinzufuhr, wenn sie sich im Alltag ausgewogen ernähren. Sie können aber den Muskelaufbau anregen, wenn sie nach dem intensiven Krafttraining laut DGE 15 bis 25 Gramm Eiweiß in Verbindung mit Kohlenhydraten zu sich nehmen, zum Beispiel in Form von Milch mit Kakaopulver. Höhere Dosierungen hingegen haben keinen Einfluss darauf.

Für Hochleistungssportler:innen hingegen wird eine erhöhte Proteinzufuhr empfohlen. Neben einer gesunden Ernährung mit Proteinen können auch spezielle Eiweißpräparate oder Proteine-Produkte zum Einsatz kommen. Denn je mehr Kraft Sportler:innen beim Training einsetzen, desto höher ist der Eiweißbedarf. Der Deutsche Olympische Sportbund (DOSB) empfiehlt 1,2 bis 1,7 Gramm Eiweiß pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag.

Proteinmangel: Wie wirkt sich ein Mangel aus?

Krankheiten, eine einseitige Ernährung und Diäten können dazu führen, dass ein Eiweißmangel im Körper entsteht. Und dies hat Auswirkungen auf den Organismus: Eine Protein-Unterversorgung geht mit einer reduzierten Ausscheidung von Stickstoff einher und um sich selbst zu versorgen, zieht der Körper Proteine aus der Muskulatur. Dadurch kommt es zum Abbau von Muskelmasse und einer Beeinträchtigung der Muskelfunktion. Besonders bei älteren Menschen besteht dann die erhöhte Gefahr für Knochenbrüche und Gebrechlichkeit. Bleibt ein Mangel an Eiweißen längere Zeit bestehen, wirkt sich das negativ auf den gesamten Organismus, auf den Stoffwechsel, die Abwehrkräfte und die Organfunktionen aus.

Bei Menschen aus westlichen Industrieländern ist ein Eiweißmangel selten, denn ihnen stehen proteinreiche Lebensmittel zu jeder Zeit zur Verfügung. Trotzdem sollte im Rahmen einer gesunden Ernährung auf die Menge an Eiweiß und damit auf die Wahl der Lebensmittel geachtet werden. Schließlich soll der Körper optimal mit Proteinen versorgt werden, damit wir gesund sind und auch gesund bleiben.

Viel Proteine, wenig Kohlenhydrate: Sind Eiweiß-Diäten sinnvoll?

Eiweiß-Diäten wie die Dukan-Diät, die Atkins-Diät oder die strikte ketogene Diät umfassen eine Ernährungsweise mit einem erhöhten Anteil an Eiweißen (Proteinen) und wenigen Kohlenhydraten (Low-Carb-Diät). Ernährungswissenschaftler:innen und Mediziner:innen sehen Eiweiß-Diäten jedoch kritisch, insbesondere dann, wenn die Hauptquelle der Proteine tierische Produkte sind. Denn durch tierische Proteine erhöht sich das Risiko für Diabetes mellitus Typ 2, Übergewicht und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Die anfängliche Gewichtsreduktion während einer Eiweiß-Diät ist also nicht von Dauer. Woran das liegt, muss noch genauer in Studien untersucht werden.

Eiweiß aus pflanzlichen Lebensmitteln wie Hülsenfrüchte, Getreide oder Gemüse hingegen gelten als gesund, denn sie enthalten zudem Ballaststoffe, sekundäre Pflanzenstoffe, Vitamine und Mineralstoffe. Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) empfiehlt für Erwachsene daher eine vollwertige Ernährung als gesunde Ernährungsweise. Kohlenhydrate sollten einen Anteil von rund 50 Prozent der Energiezufuhr haben, Fette 30 Prozent und Eiweiß etwa 20 Prozent.

Proteinreiche Lebensmittel für eine gesunde Ernährung

Im Rahmen einer ausgewogenen, gesunden Ernährung kann der tägliche Eiweißbedarf wunderbar gedeckt werden. Sowohl pflanzliche Lebensmittel als auch tierische Lebensmittel eignen sich als Eiweißquellen. Die tägliche Menge an Proteinen erreichst du aber auch ohne Fisch, Fleisch, Wurst, Milch und Milchprodukten oder Eiern. Vegetarier:innen und Veganer:innen können also über rein pflanzliche Proteine ihren Bedarf sichern. Die wichtigsten proteinreichen Lebensmittel im Überblick:

Hülsenfrüchte (Bohnen, Erbsen, Linsen, Kichererbsen)
Getreideprodukte
Gemüse
Nüsse
Kartoffeln
Milch und Milchprodukte
Fleisch und Wurst
Fisch
Eier

Pflanzliche Proteine versus tierische Proteine

Proteine, die aus tierischen Produkten wie Fisch, Fleisch, Milch und Co. stammen, ähneln in der Zusammensetzung unserem Körpereiweiß und enthalten alle essenziellen Aminosäuren in einem für uns günstigen Verhältnis. Sie verfügen damit also über eine hohe biologische Wertigkeit. Es gibt aber Nachteile, die tierische Lebensmittel mit sich bringen: Fettreiches Fleisch, Wurstwaren und Eier liefern ungesunde Stoffe wie zum Beispiel Cholesterin, Purine, Fett und Salz. Im Übermaß genossen, können sie das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Arterienverkalkung, Übergewicht, Fettstoffwechselstörungen und Gicht erhöhen.

Proteinreiche Lebensmittel aus Pflanzen haben im Vergleich zu tierischen Produkten zwar eine geringere biologische Wertigkeit, da einige Aminosäuren fehlen, aber auch mit einer rein pflanzlichen, veganen Ernährung besteht keine Gefahr, einen Mangel an Proteinen im Körper zu entwickeln. Der Vorteil von rein pflanzlichen Proteinen liegt darin, dass sie gesund sind und weniger Fettsäuren, Cholesterin und Purine zugeführt werden.

Tierische und pflanzliche Proteine unterscheiden sich auch in ihrer Bioverfügbarkeit und Verdaulichkeit. Eine Kombination von tierischen und pflanzlichen Proteinen soll die höchste biologische Wertigkeit liefern. Günstige Kombinationen sind zum Beispiel Kartoffeln und Ei oder Milch und Kartoffeln (Quark und Pellkartoffeln) oder Getreide (Müsli), Getreide und Hülsenfrüchte (Erbsensuppe, Linsensuppe mit Spätzle) oder Hülsenfrüchte und Fleisch (Linseneintopf mit Würstchen).

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