Nahrungsproteine und der menschliche Stoffwechsel erklärt

Wenn wir ein saftiges Steak oder ein Stück Tofu essen, wachsen uns davon keine Kuhmuskeln oder Sojablätter. Warum eigentlich nicht? Unser Körper kann die Proteine aus der Nahrung nicht einfach direkt einbauen. In diesem Artikel zum Thema Nahrungsproteine und der menschliche Stoffwechsel lernst du, wie unser Körper die Nahrungsproteine in ihre Einzelteile zerlegt, um daraus eigene Muskeln und Gewebe zu bauen. Außerdem erfährst du, warum nicht jedes Protein gleich wertvoll für uns ist und wie viel wir davon wirklich täglich brauchen.

Vorwissen

• Aminosäuren: Die chemischen Grundbausteine der Proteine. Beispiel: Wie Legosteine können sie zu vielen verschiedenen Strukturen zusammengebaut werden.
• Essenzielle Stoffe: Nährstoffe, die der Körper nicht selbst herstellen kann. Beispiel: Bestimmte Vitamine müssen wir zwingend über die Nahrung aufnehmen, da wir sonst Mangelerscheinungen bekommen.

Aufgabentyp 1: Verdauung und Proteinbiosynthese

Schauen wir uns zunächst an, wie die Verdauung und Proteinbiosynthese genau ablaufen. Wenn wir Proteine essen, nehmen wir "körperfremde" Stoffe auf. Diese können in unserem Körper nicht direkt Aufgaben übernehmen. Sie müssen zuerst umgebaut werden.

Während der Verdauung im Magen und Darm werden die großen Nahrungsproteine in ihre kleinsten Bausteine, die Aminosäuren, zerlegt.

Diese einzelnen Aminosäuren werden über das Blut zu all unseren Zellen transportiert. In den Zellen befinden sich die Ribosomen. Das sind winzige Fabriken, die aus den Aminosäuren neue, "körpereigene" Proteine zusammenbauen. Der genaue Bauplan dafür ist in unserer DNA (dem genetischen Code) gespeichert. Dieser gesamte Vorgang des Neuaufbaus wird als Proteinbiosynthese bezeichnet.

Aufgabentyp 2: Biologische Wertigkeit von Proteinen

Ein weiteres wichtiges Konzept ist die biologische Wertigkeit von Proteinen. Nicht jedes Protein aus der Nahrung ist gleich gut für den Aufbau von körpereigenem Protein geeignet. Hier kommt die biologische Wertigkeit ins Spiel. Sie beschreibt, wie effizient ein Nahrungsprotein in körpereigenes Protein umgewandelt werden kann.

Als Referenzwert (Maßstab) wurde das Vollei festgelegt. Es hat willkürlich den Wert 100 bekommen.

Die Qualität eines Proteins hängt stark von den essenziellen Aminosäuren ab. Das sind die Bausteine, die unser Körper nicht selbst herstellen kann und zwingend über die Nahrung aufnehmen muss. Je mehr das Profil dieser essenziellen Aminosäuren in einem Lebensmittel unserem menschlichen Bedarf ähnelt, desto höher ist die biologische Wertigkeit. Rindfleisch hat beispielsweise einen Wert von 86, Hülsenfrüchte nur 30. Ein hoher Wert bedeutet: Wir müssen weniger von diesem Lebensmittel essen, um unseren Proteinbedarf zu decken.

Aufgabentyp 3: Proteinbedarf und Stoffwechsel von Proteinüberschüssen

Abschließend betrachten wir den Proteinbedarf und den Stoffwechsel von Proteinüberschüssen. Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) empfiehlt für Erwachsene eine tägliche Proteinzufuhr von $0{,}8 \text{ g}$ pro Kilogramm Körpergewicht. Kinder und Sportler haben einen etwas höheren Bedarf.

Was passiert, wenn wir viel mehr Protein essen, als wir brauchen? Der Körper kann Proteine nicht wie Fett für schlechte Zeiten speichern. Überschüssige Aminosäuren werden abgebaut. Dabei entsteht Harnstoff.

Dieser Harnstoff wird über das Blut zu den Nieren transportiert und mit dem Urin ausgeschieden. Eine dauerhafte Überversorgung mit Protein bedeutet Schwerstarbeit für die Nieren. Dies kann die Bildung von Nierensteinen begünstigen und wird auch mit Knochenschwund (Osteoporose) in Verbindung gebracht.

Da pflanzliche Lebensmittel oft weniger Proteine und eine geringere biologische Wertigkeit haben, müssen Vegetarier besonders darauf achten, verschiedene Proteinquellen schlau zu kombinieren. Eine Mischung aus Getreide, Hülsenfrüchten und Milchprodukten stellt sicher, dass der Körper alle nötigen Aminosäuren in ausreichender Menge erhält.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Ermittle dein Körpergewicht in der Einheit Kilogramm ($\text{kg}$).
2. Berechne den Bedarf, indem du das Körpergewicht mit dem empfohlenen Richtwert von $0{,}8 \text{ g/kg}$ multiplizierst. Die Formel lautet: $m_{\text{Protein}} = m_{\text{Körper}} \cdot 0{,}8 \text{ g/kg}$

Durchgerechnete Beispiele

Wichtige Erkenntnisse

• Nahrungsproteine werden bei der Verdauung in Aminosäuren zerlegt und an den Ribosomen nach dem Bauplan der DNA zu körpereigenen Proteinen neu zusammengesetzt.
• Die biologische Wertigkeit (Vollei = 100) zeigt an, wie effizient ein Nahrungsprotein vom Körper genutzt werden kann.
• Der tägliche Bedarf liegt bei $0{,}8 \text{ g}$ Protein pro Kilogramm Körpergewicht.
• Ein Proteinüberschuss wird zu Harnstoff abgebaut, über die Nieren ausgeschieden und kann diese bei dauerhafter Überlastung schädigen.