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Einleitung

Proteine, auch Eiweißstoffe oder umgangssprachlich Eiweiße, große, kompliziert gebaute organische Moleküle, die in allen Lebewesen vorkommen und viele Funktionen erfüllen.

Den Begriff Protein (griechisch protos: erstrangig) prägte 1838 der schwedische Chemiker Jöns Jakob Berzelius. Er wollte damit die besondere Bedeutung der Proteine für die Lebewesen hervorheben. Proteine haben Molekulargewichte von einigen tausend bis zu mehreren Millionen Gramm pro Mol. Sie sind wichtige Bestandteile der Zellen und bilden die Hülle von Viren. Bei Mensch und Tier machen Proteine mehr als 50 Prozent des Trockengewichts des Körpers aus. Die mit der Nahrung aufgenommenen Proteine dienen in erster Linie dem Aufbau und Erhalt von Zellstrukturen. Aber auch die in Proteinmolekülen enthaltene Energie wird genutzt. Mit durchschnittlich 17 Joule (etwa vier Kalorien) pro Gramm entspricht der Energiegehalt eines Proteinmoleküls fast genau dem Energiegehalt von Kohlenhydraten (siehe Stoffwechsel).

Proteinmoleküle können lang und faserig wie das Keratin in Haaren und Bindegewebe sein, aber auch kompakt und kugelig (globulär) wie die Enzyme. Proteine in der Membran von Zellen ermöglichen den Transport von Substanzen durch dieselbe oder stellen den Kontakt zu benachbarten Zellen her. Andere bewirken die Muskelkontraktion, tragen zur Weiterleitung von Nervensignalen bei oder übertragen als Hormone Signale an Organe. Die Antikörper des Immunsystems und das für den Sauerstofftransport im Blut notwendige Hämoglobin sind ebenfalls Proteinmoleküle. Die Chromosomen, Träger der Gene, bestehen aus Nucleinsäuren und Proteinen.

Im menschlichen Körper gibt es vermutlich über eine Million verschiedene Proteinmoleküle. Ihre Struktur und Funktion sind erst teilweise bekannt. Die Gesamtheit der Proteine in einer Zelle oder einem Organismus wird als Proteom bezeichnet (eine Wortschöpfung entsprechend dem Genom). Das Fachgebiet der Proteomik erforscht die räumliche Struktur und die Zusammensetzung von Proteinen sowie ihren Wirkungsort und ihre Aufgaben in der Zelle. Viele Proteine entfalten ihre Wirkung erst in Wechselwirkung mit anderen Proteinen und verändern sich in Abhängigkeit von ihrer Umgebung. Erst wenn diese Wechselwirkungen geklärt sind, kann eine Behandlung von Krankheiten mittels Gentherapie erfolgreich sein.