Proteine (Eiweiße)

 

Proteine (griech. Protos = das Erste, das Wichtigste) bzw. Eiweiße (deutscher Begriff) gehören zu den wichtigsten Grundbausteinen aller tierischen und pflanzlichen Zellen. Ohne sie wäre kein Leben möglich, da nur Protein Zellen aufbauen und Gewebe reparieren kann. Als Enzyme und als Hormone regeln sie den gesamten Stoffwechsel, als kontraktile Elemente (Muskelfasern) ermöglichen sie Bewegungsvorgänge. Auch die Abwehrkörper des Immunsystems und bestimmte Transportproteine im Blut bestehen aus Eiweißen.

Proteine spielen unter normalen Bedingungen im Energiestoffwechsel keine bedeutende Rolle, dafür sind sie im Baustoffwechsel um so wichtiger. Proteine sind der Hauptbaustoff der Muskeln. Die Aktin- und Myosinfilamente (Myofibrillen) der Muskulatur bestehen aus Proteinkomplexen. Muskeln bestehen zu 20 % aus Protein und zu über 70 % aus Wasser. Immerhin sind ungefähr 20 % des Körpergewicht Proteine.

 

Von den bekannten über 200 Aminosäuren kann der Mensch aber nur aus 22 Aminosäuren alle Eiweiße bilden, die er benötigt. Man unterscheidet zwischen essentiellen und nicht essentiellen Aminosäuren. Die essentiellen Aminosäuren kann der Körper nicht selber herstellen und müssen daher täglich mit der Nahrung aufgenommen werden. Die semiessentiellen (halb-essentiellen) Aminosäuren kann der Körper dagegen unter bestimmten Stoffwechselumständen nicht in ausreichender Menge bilden. Die übrigen nicht essentiellen Aminosäuren können vom Körper aus den anderen (essentiellen) Aminosäuren synthetisiert werden.

 

 

Tab. X: Einteilung der Aminosäuren nach ihrem qualitativen Bedarf

(nach GEISS/HAMM, 1992, S. 109 und BUDDECKE, 1980, S. 60)

 

essentiell Minimalbedarf

g/Tag

nicht essentiell

semi-essentiell

Valin 0,8

Leucin 1,1

Isoleucin 0,7

Threonin 0,5

Methionin 1,1

Phenylalanin 1,1

Tryptophan 0,25

Lysin 0,8

Glycin

Alanin

Serin

Cystin

Tyrosin

Prolin

Hydroxyprolin

Asparaginsäure

Glutaminsäure

Arginin*

Histidin*

* für den Säugling essentiell

 

Ähnlich wie Kohlenhydrate sind auch die Eiweiße je nach Anzahl der Aminosäuren eingeteilt in Oligopeptide (2-9 AS=Aminosäuren), Polypeptide (10-100 AS) und Proteine (mehr als 100 AS). Durch die unvorstellbar große Zahl von 10130 Verknüpfungsmöglichkeiten können die verschiedenen Proteine aufgebaut werden. Außer der Aminosäuresequenz (Primärstruktur) wird die Spezifität der Proteine durch die unterschiedliche räumliche Struktur der Peptidkette (Sekundär- und Tertiärstruktur: Faltblattstruktur und a -Helix-Struktur) bestimmt. Die Quartärstruktur beschreibt die Zusammenlagerung und Anordnung mehrerer, räumlich geordneter Peptidketten zu einer biologisch wirksamen Einheit. Die räumliche Anordnung und die Aminosäuresequenz sind für die biologischen Funktionen der Proteine entscheidend.

 

Zusammenfassende biologische Funktionen der Proteine

 

  1. Bausteine der Muskulatur und dienen zum Aufbau von Sehen, Bändern, Nerven- und Bindegewebe
  2. Regeneration und Wiederherstellung bei Gewebeverletzungen und Mikroverletzungen der Muskulatur nach dem Training
  3. als Abwehrstoffe: Antikörper wehren eingedrungene Erreger ab
  4. als Enzyme: Beteiligung am Stoffwechsel
  5. als Hormone: Botenstoffe, die an einem bestimmten Wirkungsort eine gewisse Reaktion hervorrufen
  6. Transportfunktionen: insbesondere die Bluteiweißkörper. Die Albumine transportieren z. B: Hormone, Salze, Vitamin C; die Globuline befördern Lipoide und Schwermetalle .
  7. Das Chromoprotein Hämoglobin ist für den Gastransport (O2-Transport) zuständig. Ferner werden auch körperfremde Stoffe (Wirkstoffe aus Medikamenten) an Proteine angelaget und auf diese Art transportiert.

  8. Schutz- und Stützfunktionen: bilden Hüllen um Zellen (Schutzkolloide), das Faserprotein Kollagen verleiht Knochen und Gewebe Zugfestigkeit
  9. sind Teil der biologischen Membranen
  10. Energielieferant für den Energiestoffwechsel, können Kohlenhydrate neubilden; haben einen steigernden Effekt auf den Energieumsatz
  11. Übertragen Erbinformation: der Erbinformationsträger DNA (Desoxyribonucleinsäure) ist ein Proteinnucleotid

 

Biologische Wertigkeit (BW)

 

Die biologische Wertigkeit der Nahrungseiweiße gibt an, wie viele Gramm Körpereiweiß durch 100 g des betreffenden Nahrungseiweiß aufgebaut werden können. Sie gibt gleichzeitig an, wie wertvoll das Eiweiß eines bestimmten Nahrungsmittel bzw. eines Proteinkonzentrates für den Aufbau von Muskulatur und anderen körpereigenen Eiweißstoffen (z.B. Enzyme, Hormone) ist. Als Bezugswert dient das Vollei-Protein, denn ihm ist eine Biologische Wertigkeit von 100 gegeben worden. Alle anderen Proteine werden zu ihm in Relation gesetzt.

Je höher die biologische Wertigkeit eines Nahrungseiweißes ist, desto weniger braucht der menschliche Körper davon zur Aufrechterhaltung seiner Eiweißbilanz. Tierisches Eiweiß kann prinzipiell als hochwertiger angesehen als pflanzliches Eiweiß. Allerdings kann man durch eine geeignete Mischung von tierischen und pflanzlichen Eiweißträgern viel höhere biologische Wertigkeiten erzielen als durch tierisches Eiweiß alleine, da sich die Eiweißstoffe verschiedener Nahrungsmittel in ihrem Aminosäurespektrum gegenseitig ergänzen und aufwerten können. Entscheidend für die Eignung eines Nahrungsproteins zur Biosynthese von Körpereiweiß ist vor allem der Gehalt an essentiellen Aminosäuren und die Verfügbarkeit von Aminosäuren.

Bei der Auswahl der Nahrungsmittel sollte man aber nicht nur die biologische Wertigkeit achten, sondern auch bedenken, daß mit tierischem Nahrungseiweiß gleichzeitig eine große Menge unerwünschter Begleitstoffe aufgenommen werden, nämlich Purine, Cholesterin und Fette. Purine im Fleisch liefern im Stoffwechsel als Endprodukt Harnsäure, die sich in den Nieren, Gelenken und Sehnen ablagern kann, so daß es zu Nierensteinen, Gicht und erhöhter Verletzungsanfälligkeit kommen kann. Dagegen sind Eier, Milch und Milchprodukte purinfrei. In Anbetracht dieser Tatsachen sollte man die Aufnahme tierischer Eiweiße einschränken und auch pflanzliche Nahrungsmittel in die verstärkt einbeziehen. Die nachfolgende Tabelle zeigt, wie die Kombination tierischer und pflanzlicher Eiweißträger sogar die biologische Wertigkeit des Eiweißes aufwerten können.

 

 

Tab. X: Biologische Wertigkeiten verschiedener tierischer, pflanzlicher Eiweißträger und

Proteingemische für den Menschen (nach KONOPKA, 1996, S. 71)

 

Tierisches Eiweiß BW

Pflanzliches Eiweiß BW

Proteingemisch BW

Vollei 100

Rindfleisch 92-96

Fisch 94

Milch 88

Edamer Käse 85

Schweizer Käse 84

Soja 84

Grünalgen 81

Roggen 76

Bohnen 72

Reis 70

Kartoffel 70

Brot 70

Linsen 60

Weizen 56

Erbsen 56

Bohnen / Mais (52%/48%) 101

Milch / Weizen (75%/25%) 105

Vollei / Weizen (68%/32%) 118

Vollei / Milch (71%/29%) 122

Vollei / Kartoffel (35%/65%) 137

 

 

Bedarf und Bedeutung der Proteine für den Sportler

 

Der Eiweißbestand unterliegt einem ständigen Auf-, Ab- und Umbau. Zwischen Aufbau (Anabolie) und Abbau (Katabolie) der Eiweißstrukturen im Organismus besteht unter normalen Umständen ein dynamisches Gleichgewicht. «Durch den ständigen Auf- und Abbau von Proteinen besteht im Zwischenstoffwechsel eine Aminosäurereserve von 600-700 g, die man als Aminosäurepool bezeichnet. Das ist die einzige, allerdings recht dynamische Eiweißreserve des Organismus, die er ständig zur Verfügung hat.»

Da der Körper im Gegensatz zu Kohlenhydraten und Fetten über keinen direkten Energiespeicher von Eiweißen verfügt, muß er diese ständig mit der Nahrung aufnehmen, damit bei den katabolen Prozessen keine Muskeleiweiße abgebaut werden. Bei körperliche Belastungen im Sport, vor allem im Kraftsport, kommt es nämlich zunächst zu einem Abbau von Eiweißen im Körper. Daher ist es gerade für Sportler wichtig, daß immer genügend Aminosäuren durch Eiweiß in der Nahrung dem Körper zur Verfügung gestellt werden. Dabei sollte zum einen berücksichtigt werden, daß Eiweiße im Körper nicht lange gespeichert werden und zum anderen, daß der Körper nur bis zu 40 g Eiweiß auf einmal verwerten kann.

«Der richtige Abstand zwischen proteinhaltiger Kost (Konzentrat oder fettarmer Mahlzeit) und dem Training sollte etwas 1 ½ bis 2 Stunden betragen.»

 

Die täglichen Zufuhrempfehlung eines erwachsenen Menschen an Eiweiß liegen bei ungefähr 1 g pro kg Körpergewicht.

 

Der Proteinbedarf des Sportlers wird im allgemeinen höher angesetzt und kann sportartspezifisch unterschiedlich sein. Nach neueren Untersuchungen ist bekannt, daß der Anteil der Eiweiße am Energieverbrauch bei längerdauernden Belastungen 5-15 % ausmachen kann.

Ein weiterer Grund für den erhöhten Eiweißbedarf im Sport liegt darin, daß im Aminosäurepool ein ausreichendes Angebot an freien Aminosäuren vorhanden sein soll, damit zur Energiegewinnung nicht die Aminosäuren aus der Skelettmuskulatur herangezogen werden müssen. Im Zusammenhang einer Leistungssteigerung spielen die verzweigtkettigen essentiellen Aminosäuren eine besondere Rolle, worauf beim Thema "Leistungssteigerung durch Aminosäuren" ausführlich eingegangen wird.

Der Bedarf eines Sportlers ist auch deshalb erhöht, da es – besonders bei Ausdauerbelastungen mit hoher Intensität – zu einem Verschleiß an Muskelfasern, zu strukturellen Veränderungen an den Zellmembranen und Mitochondrien sowie zu Inaktivierungen von Enzymen und Hormonen kommt.

 

Gründe für einen erhöhten Proteinbedarf des Sportlers

 

 

  • Mehrbedarf für die Muske lneubildung (Aufbau-Training)
  • Erhöhter Erhaltungsbedarf für die größere Muskelmasse (Abnutzungsquote)
  • Erhöhter Verschleiß an Funktionsproteinen und anderen Stickstoffverbindungen
  • Möglicher Stimulierungseffekt auf die Proteinsynthese
  • Der Pool an freien Aminosäuren im Gewebe ist ein zusätzlicher Energiespeicher und ein Schutz vor dem Abbau an Körperprotein

 

 

Die Zufuhrempfehlungen für Sportler sind in der Literatur recht unterschiedlich. KONOPKA (1996, S. 76) geht bei Ausdauersportarten von 1,5-2,0 g, bei Spielsportarten von 1,5-2,8 und bei Kraftsportarten von 1,5-3,2 g Eiweiß pro kg Körpergewicht aus. Dagegen sind nach BREITENSTEIN/HAMM (1999, S. 93) Eiweißzufuhren über 2 g als physiologisch nicht sinnvoll und darüberhinaus auch fraglich, ob ein derart hohes Proteinangebot überhaupt für den Aufbau der Muskulatur genutzt werden kann. Vermutlich entstanden die teilweise in der Literatur zitierten hohen Eiweißmengen von 2-3 g, in Einzelfällen sogar von 3-4 g Protein pro Kilogramm Körpergewicht aufgrund der Tatsache, daß Kraftsportler während des Krafttrainings zuwenig Kohlenhydrate aufnahmen und deshalb das Eiweiß als Energiequelle brauchten. Damit wurde der Aufbaustoff Protein allerdings zweckentfremdet.

 

GEISS/HAMM (1992, S. 122) geben folgende sportartspezifische Zufuhrempfehlung (pro kg Körpergewicht) für Eiweiß am Tag an:

 

 

Ausdauersportler 1,2 - 1,5 g

Schnellkraftsportler 1,5 – 1,7 g

Kraftsportler 1,5 – 2,0 g

 

 

 

 

 

 

 

 

Literatur: GEISS/HAMM,Handbuch Sportlerernährung (1992)

KONOPKA, Sporternährung (1996)

BREITENSTEIN/HAMM, Bodybuilding, natürlich, gesund, erfolgreich