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Proteine

Proteine: Aufbau und Struktur
Proteine: Aufbau und Struktur
Primärstruktur = Aminosäurekette;
Sekundärstruktur = Polypeptid-Rückgrat;
Tertiärstruktur: Gefaltete, komplexe räumliche Auffaltung;
Quartärstruktur: Funktionale Gesamt-Einheit

Im menschlichen Organismus befinden sich mehr als 100.000 verschiedene Proteine. Viele davon schwimmen im Blutplasma. Sie sind als Blutwerte messbar und können aufgrund ihrer Menge und Funktionsweise dabei helfen, bestimmte Krankheiten zu diagnostizieren. Im Prinzip ist ein Protein ein "Körper-Werkzeug". Es hat eine bestimmte Größe und Struktur, die perfekt für die jeweilige Aufgabe zugeschnitten ist.

Proteine bestehen aus Aminosäureketten, die verschiedene räumliche Strukturen ausbilden und dadurch unterschiedlichste Funktionen haben können. Verglichen mit den relativ einfach aufgebauten Kohlenhydraten und Fetten sind Proteine extrem vielfältig und komplex. Erst eine kleine Anzahl von ihnen ist wirklich erforscht. Erst dank moderner Super-Computer kann man nach und nach ihre räumliche Struktur erschließen und ihre Funktionsweise verstehen (siehe dazu z.B. "Supercomputers help supercharge protein assembly", Universität von Austin, Texas).

Aufbau von Proteinen

Proteine bestehen aus Aminosäuren. Es gibt in der Natur 20 Aminosäure-Arten, die sich als stabile Grundbausteine für Proteine herausgebildet haben. Jede Aminosäure besitzt einen Anfang (Kopf), einen spezifischen Mittelteil mit bestimmten Ladungen sowie ein Ende (Schwanz).

Aufbau einer Aminosäure
Aufbau einer Aminosäure: Amino-Gruppe, Carboxylgruppe und Rest

Im Zuge der Proteinbiosynthese werden Proteine dann wie Ketten aneinandergeheftet („Kopf-an-Schwanz-Verknüpfung“). Sie bilden so eine lange Kette (sog. Primärstruktur). Aufgrund der Kopf-Schwanz-Ladungen wickelt sich eine solche Kette sofort zu einer spiralartigen Struktur (sog. Sekundärstruktur).

Verkettung zweier Aminosäuren
Verkettung zweier Aminosäuren: bei Peptidbindung wird ein Molekül Wasser frei

Die spezifischen Ladungen sorgen dann dafür, dass sich die gesamte Spiralkette im Raum feltet und eine komplexe Struktur ausbildet (Tertiärstruktur). Zum Beispiel (theoretisch, nur zum Verständnis): Das Mittelstück von Aminosäure 13 wird von dem Mittelstück von Aminosäure 172 angezogen und bildet eine stabile Bindung. Dadurch ziehen sich die Aminosäuren 87 und 371 an, die ebenfalls eine stabile Bindung eingehen - und so weiter.

In der Folge entsteht eine hochkomplexe räumliche Struktur (sog. Quartärstruktur). Irgendwo in dieser Struktur befindet sich eine "aktive Zone". Dort sind bestimmte Moleküle mit "offenen Ladungsenden" angeordnet, die dann mit anderen Molekülen auf einer bio-chemischen Ebenen interagieren können.

Funktion von Proteinen

Ein Protein ist also eine hochspezialisierte, komplexe räumliche Struktur mit einer oder mehreren aktiven Zonen, an denen sich bio-chemische Prozesse abspielen. theoretisch gibt es unendlich viele Kombinationsmöglichkeiten, wodurch sich die Vielfalt und Komplexität des Lebens erklären lässt.

Proteine im Blut als Blutwerte

Normalerweise sind rund 60–80 g/l (Gramm pro Liter) im Blut vorhanden. Mithilfe einer Elektrophorese kann man diese Proteine trennen, differenzieren und messen. Als Blutwerte können sie wertvolle Hinweise auf mögliche Erkrankungen geben.

Elektrophorese (Kurve): Trennung verschiedener Proteine
Elektrophorese (Kurve): Trennung verschiedener Proteine

Blutplasma besteht aus (alle Prozentangaben sind ungefähr)...

Viele der im Blutplasma enthaltenen Substanzen lassen sich als Blutwerte analysieren. Die Untersuchung der Blutzellen nennt man Blutbild (siehe großes Blutbild und kleines Blutbild). Die Blut-Proteine sind nicht Bestandteil des Blutbildes, sondern werden als Serumwerte bezeichnet (so wie z.B. auch die Leberwerte). (Blut-)Serum ist Blutplamsa ohne Gerinnungsfaktoren (damit es bei der Untersuchung nicht verklumpt).

Normalwerte der Plasma-Proteine

Plasma-Proteine Normalwerte
Beschreibung in Prozent in Gramm / Deziliter Siehe auch
Eiweiß gesamt (Proteine)   6,4 - 8,3 g/dl zu hoch
zu niedrig
Albumin 56 - 66 % 4,2 - 4,9 g/dl zu hoch
zu niedrig
α1-Globuline 2 - 5 % 0,2 - 0,4 g/dl zu hoch
zu niedrig
α2-Globuline 7 - 11 % 0,5 - 0,8 g/dl zu hoch
zu niedrig
β-Globuline 8 - 13 % 0,6 - 0,9 g/dl zu hoch
zu niedrig
γ-Globuline 9 - 16 % 0,6 - 1,1 g/dl zu hoch
zu niedrig

Da Proteine natürlich auch sonst in fast allen Geweben des Körpers vorhanden sind, werden die Proteine, die speziell im Blut vorkommen, als "Plasmaproteine" bezeichnet (also im Blut-Plasma).

Plasmaproteine - Protein-Blutwerte
Plasmaproteine - Protein-Blutwerte

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