Ein Protein (wiss. für Eiweiß) ist ein biologisches Makromolekül, das aus Aminosäuren zusammengesetzt ist. Je nach Folge der Aminosäuren bildet es eine andere Struktur und kann eine andere Funktion übernehmen.
Proteine sind für die Zellfunktion essenziell und finden sich deswegen in jeder Zelle. Sie machen meist mehr als die Hälfte des Trockengewichtes aus.
Proteine versteifen Zellen, können Zellbewegungen ermöglichen, transportieren Stoffwechsel-Zwischenprodukte, pumpen Ionen, geben elektrische Ladungen weiter, erkennen Signalstoffe und können Erbinformationen ablesen. Als Enzyme katalysieren sie chemische Reaktionen im Stoffwechselweg.
Proteinbiosynthese (stark vereinfacht)
Gene sind Abschnitte der DNA, jedes Gen steht für ein Protein. Damit die Zelle dieses Protein herstellen kann, entpackt sie die DNA in diesem Bereich und stellt über ein Enzym (wieder ein Protein, die Transkriptase) eine Arbeitskopie her. Diese Arbeitskopie besteht nicht aus DNA, sondern aus RNA.
Diese spezielle RNA wird aus dem Zellkern heraus und zu den Ribosomen transportiert. An den Ribosomen wird die RNA abgelesen. Die Sequenz der RNA bestimmt, welche Aminosäuren in welcher Reihenfolge aneinander gehängt werden.
Durch die unterschiedliche Ladung der unterschiedlichen Aminosäuren faltet sich das Protein: positive Ladungen ziehen negative Ladungen an und umgedreht, gleiche Ladungen stoßen einander ab. Diese so entstandenen Rohproteine werden meist noch weiter verarbeitet: sie können zu Mehrmolekülstrukturen zusammengefügt werden, Nichtproteine können gebunden werden oder Teile werden wieder entfernt.
Proteine in der Nahrung
Proteine sind im Vergleich zu ihrem Gewicht „teure“ Nahrungsbestandteile. Tiere können nur einen Teil der notwendigen Aminosäuren selber bilden, essenzielle Aminosäuren können nur über die Nahrung aufgenommen werden.
Anders als Kohlehydrate und Fett kann der Körper Proteine nicht durch Umformung anderer Nährstoffe bilden, sondern muss Aminosäuren aufnehmen.
Alle Pflanzen können Kohlehydrate aus CO2 und Sonnenlicht produzieren. Kohlehydrate können auf biologischem Weg einfach in Fette und zurück umgewandelt werden. Folglich sind Kohlehydrate und Fett für Pflanzen „billig“.
Um Proteine herzustellen, brauchen Pflanzen aber ionischen Stickstoff, in Form von Ammonium oder Nitrat. Pflanzen können Luftstickstoff nicht in ionische Form überführen. Sie müssen ihn mit den Wurzeln aus dem Boden aufnehmen, wo er nur in begrenzter Menge vorkommt.
(Hinweis: Leguminosen mit Knöllchenbakterien können Luftstickstoff „binden“, für diese Pflanzen ist auch Protein „billig“, sie produzieren eiweißreiche Früchte wie Linsen, Bohnen und Erbsen).
Es „lohnt“ sich also für einen Organismus, proteinreiche Nahrung zu beschaffen. Fleisch- und Fischfresser machen das direkt. Aber auch viele Pflanzenfresser wie Rehe und Elche suchen sich gezielt proteinreiche junge Triebe aus.