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Proteine

Im Jahr 1838 schlug der schwedische Mediziner und Chemiker Jöns Jakob Berzelius dem Entdecker des Proteins, dem niederländischen Mediziner, Chemiker und Pharmakologen Gerardus Johannes Mulder, vor, seine Entdeckung Protein zu nennen. Protein ist eine Ableitung des griechischen Wortes „proteios“, übersetzt „grundlegend oder auch vorrangig“.

Proteine, die „Mini-Maschinen“ der Zellen

Proteine sind biologische Makromoleküle, die aus Aminosäuren aufgebaut und die mittels Peptidverbindungen miteinander verknüpft sind. Aminosäureketten mit weniger als 100 Aminosäuren werden nicht Proteine, sondern Peptide genannt.

Umgangssprachlich wird bei Proteinen auch von Eiweiß gesprochen. Sie sind wichtige Bestandteile jeder Zelle und machen über 50 % des Trockengewichts aus. In den Zellen übernehmen die Proteine zahlreiche und sehr unterschiedliche Aufgaben. Sie beeinflussen den Stoffwechsel durch Zellbewegungen, sie befördern Ionen, katalysieren chemische Reaktionen und erkennen Signalstoffe. Daneben sind sie selbst der Grundstoff für den Aufbau von Organen in Lebewesen und somit auch in Pflanzen, Pilze, oder Bakterien. Die menschliche Haut, aber auch das Gehirn, das Herz, die Muskeln und die Haare bestehen überwiegend aus Proteinen. Zusammengefasst werden alle Proteine eines Lebewesens als Proteom bezeichnet.

Ribosomen, die Fabrikanten der Proteine

Wenn Aminosäuren die Bausteine sind, aus denen Proteine gefertigt werden, dann sind die Ribosomen diejenigen, die die Aminosäuren in der richtigen Reihenfolge zusammensetzen, damit sie funktionieren.

Ribosomen sind als makromolekulare Komplexe Bestandteile einer Zelle. Sie bestehen aus ribosomaler RNA (rRNA) sowie aus r-Proteinen. Sie sind im sogenannten Cytoplasma der Zelle eingebettet, der zellularen Grundstruktur. Hier bauen die Ribosomen aus den Aminosäuren und den Peptiden die Aminosäureketten nach einer bestimmten Vorgabe zusammen. Diese Vorgabe ist die Ribonukleinsäure (RNA), die als Erbinformation beziehungsweise genetischer Code in das jeweilige fertige Protein übertragen wird. Sozusagen, eine Funktionsanweisung, dargestellt in den Basenpaaren eines DNA-Doppelstrangs. Der gesamte Vorgang der Neubildung von Proteinen in den Zellen eines Lebewesens wird Proteinbiosynthese genannt.

Vom Protein zum Enzym

Um ihre jeweiligen Aufgaben erfüllen zu können, verbinden sich Proteine zu Ketten, diese Proteinketten werden Enzyme genannt, wobei es auch Enzyme aus Peptiden gibt. Die Proteinketten können wiederum zu Multienzymkomplexen werden.

Die aus Proteinketten bestehenden Enzyme sind für praktisch alle biochemischen Prozesse in einem Lebewesen verantwortlich. Ohne Enzyme würden viele Stoffwechselvorgänge nicht oder zu langsam ablaufen. Ob nun beispielsweise die Photosynthese eines Baumes oder die Atmungskette des Menschen, ohne Enzyme würde beides nicht funktionieren.

In der Chemie dienen Enzyme schon lange verschiedenen Prozessen, auch außerhalb von Lebewesen. So etwa die Enzyme in Hefebakterien, mit deren Hilfe schon vor 5000 Jahren Bier gebraut und Brot gebacken wurde. Im 20. Jahrhundert gelang die synthetische Nachbildung von Makromolekülen und damit die enzymatische Produktion von Monomeren, synthetischen Proteinketten, und daraus wiederum Polymeren. Sie bildeten die Grundlage für unterschiedliche Kunststoffe.

Quizfragen zum Thema Proteine

1. A) Aus wie vielen Aminosäuren besteht das größte bekannte Protein?
   B) Wie heißt das Protein?
   C) Welche Funktion übernimmt es im menschlichen Körper?

   Zu A) das Protein besteht aus über 30.000 Aminosäuren
   Zu B) Das Protein wird Titin genannt
   Zu C) Es ist Bestandteil der Muskelzellen

2. Wie heißen die vier Proteinstrukturen?

   Primärstruktur
   Sekundärstruktur
   Tertiärstruktur
   Quartärstruktur

3. In welcher Einheit wird die Masse oder Größe eines Proteins angegeben?

   Proteine werden in Kilo-Dalton gemessen.

4. Was sind sogenannte globuläre Proteine?

   Dabei handelt es sich um kugel- oder birnenförmige Proteine mit tertiärer oder quartärer Struktur

5. Welche Informationen beinhaltet der genetische Code?

   Der genetische Code ist die Grundinformation zur Bildung von Proteinen

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