Von Mario Elsen in Bascis, Ernährung · 18. Februar 2015 · 0 Kommentare
Markierungen: Aminosäuren, eiweiss, Proteine
Die Proteine (auch Eiweiße genannt) gehören wohl zu den wichtigsten essentiellen Nährstoffen, die ein Organismus benötigt. In Puncto Funktionsumfang kann man die aus Aminosäuren aufgebauten Proteine wohl als echte physiologischen Allrounder bezeichnen, kommt ihnen doch eine schier unendlich lange Liste an lebenswichtigen metabolen Funktionen zu, auf die wir nun genauer eingehen werden.
Was sind Aminosäuren? Struktur und Aufbau der Protein-Bausteine
Zu Proteinen verknüpfte Aminosäuren bilden das Basisgerüst (Strukturgrundlage bzw. Hauptbaustein) unserer Skelettmuskulatur, ohne die unser gesamter Bewegungsapparat funktionslos wäre. Dabei sollte man aber wissen, dass Aminosäuren nicht gleichbedeutend mit Proteinen (Eiweißen) sind, sondern auch hier strukturelle Unterschiede existieren:
Ähnlich wie Fette (Lipide) und Kohlenhydrate, bestehen auch die Eiweiße aus den vier Elementen Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff, der rund 16% des Anteils am Nahrungsweiß ausmacht (Knechte – Grundlagen der Ernährung im Sport; 5. Auflage 2000). Diese vier Bausteine bilden das Grundgerüst einer Aminosäure, die im Regelfall mindestens eine funktionelle Aminogruppe (NH2) sowie mindestens eine Carbonsäure (COOH) vorweisen, während der Rest des Moleküls aus unterschiedlich kombinierten Wasserstoff-, Sauerstoff- und Kohlenstoffatomen aufgebaut ist.
Entgegen vieler Vermutungen spricht man bei mindestens zwei Aminosäuren, die verkettet sind, nicht von Proteinen, sondern einem (Di-) Peptid. Sobald mehr als zwei Aminosäuren verbunden sind, entsteht ein – oh Wunder – Polypeptid. Erst ab rund 200 bis 300 verketteten Aminosäuren spricht man von einem Protein. Dabei baut unser Organismus alle großen Eiweiß-Moleküle aus 20 unterschiedlichen Aminosäuren auf, die in extrem komplexen Kombinationsmöglichkeiten und als einzelnes Molekül lebenswichtige metabole Funktionen im Körper erfüllen.
Neun dieser zwanzig Aminosäuren sind essentiell, d.h. dass unser Organismus diese nicht eigenständig synthetisieren kann, sondern auf die nahrungsseitige Aufnahme dieser essentiellen Aminosäuren angewiesen ist. Diese Tatsache führt unter realen Lebensbedingungen oft zu Versorgungsengpässen, da eine Mangelversorgung an essentiellen Aminosäuren, wie sie z.B. häufig in einer veganen Ernährungsweise auftritt, nur durch katabole Stoffwechselprozesse ausgeglichen werden kann, die diese lebensnotwendigen Aminosäuren aus “bereits verbauten” Proteinen (z.B. aus Strukturprotein der Muskulatur) auslöst und dem Metabolismus wieder zur erneuten Verstoffwechselung zur Verfügung stellt. Ein Notmechanismus, der die Funktionsfähigkeit der Proteinbiosynthese empfindlich beeinträchtigen kann.
Bei einer rein pflanzlichen Ernährung kann der körperliche Bedarf an essentiellen Aminosäuren im Regelfall nicht vollständig gedeckt werden, weil nur tierische Lebensmittel ein bedarfsdeckendes Aminosäurenprofil aufweisen. Aus diesem Grund kann eine zusätzliche Bedarfsdeckung durch Aminosäuren-Supplemte sinnvoll sein, wenn die körperliche Beanspruchung eine hohe Aminosäurenverstoffwechselung implementiert. Allerdings sollte man sich als Kraftsportler vor einer Supplementation z.B. in der Übersicht von multipower.com über die genauen Funktionsweisen der Amino-Präperate informieren, bevor eine voreilige Nahrungsergänzung gestartet wird. Eine ausgewogene Ernährung mit proteinhaltigen Lebensmitteln kann den Grundbedarf eines normalen Sportlers im Regelfall schon decken.
Die Funktion von Proteinen (Eiweiß) im Körper
Die Eiweiße und Aminosäuren übernehmen in unserem Körper dabei eine Reihe von lebenswichtigen Aufgaben, die vielfältiger nicht sein könnten:
Als Strukturprotein sind Eiweiße maßgeblich am Aufbau von Muskelgewebe und Muskelzellen beteiligt. Ohne die Funktion als kontraktiles Protein wäre die Kontraktionsfähigkeit der Muskulatur nicht gegeben. Des Weiteren kommt besonders den einzelnen Aminosäuren und gewissen Proteinen eine regulierende Funktion zu, da nahezu alle Enzyme, die für den Metabolismus von Bedeutung sind, anteilig aus Proteinen aufgebaut sind.
Ähnlich wie beim Hormon Insulin, das ebenfalls ein Peptid ist und u.a. auch für den Transport von Glucose im Blut sorgt, kommen den Proteinen auch weitere logistische Aufgaben zu, in dem sie z.B. als Transportstoff für Fettsäuren im Blut (Lipoproteine) oder als Neurotransmitter im Zentralen Nervensystem fungieren (Serotonin, ebenfalls ein Protein). Auch nahezu alle Antikörper, die unser Immunsystem ausbildet, sind aus Aminosäuren und Proteinen aufgebaute Moleküle, die unsere Überlebensfähigkeit jeden Tag erneut sicherstellen.
Der osmotische Druck ist eine weitere bedeutende Regulierungsfunktion, die maßgeblich durch Proteine gesteuert wird. Ohne eine funktionierende Osmoseregulation und ausgeglichenen Elektrolythaushalt würden viele Organismen (insbesondere die Zellen) unkontrolliert Wasser aufnehmen oder abgeben und damit ihre Funktionsfähigkeit signifikant beeinträchtigen.
Brauchen Kraftsportler und Bodybuilder mehr Eiweiß?
So viel sei vorweg genommen: die Meinungen zu diesem Thema gehen weit auseinander und füllen bisweilen unzählige Bücher, Webseiten und Diskussionsrunden im heimischen Fitnessstudio. Die meisten Studien kommen aber zu dem Ergebnis, dass zumindest eine optimal bedarfsdeckende oder leicht erhöhte Eiweißaufnahme für Athleten sinnvoll ist, die intensive Sportarten wie Krafttraining oder Bodybuilding betreiben und so langfristig mit einer erhöhten Proteinbiosyntheserate konfrontiert sind.
Zudem ist mittlerweile bekannt, dass die Aminosäure Alanin in der Skelettmuskulatur bei Energieengpässen z.B. bei langanhaltender Belastung wie Cardio-Training oder Intervall-Training vom Körper eigenständig synthetisiert und wieder verstoffwechselt wird, um temporäre Versorgungsschwierigkeiten auszugleichen, die durch eine absinkende Oxidationsrate von Kohlenhydraten oder Fettsäuren ausgelöst wird. Der energetische Gesamtanteil am Energieumsatz beträgt bei oxidierten Proteinen aber nur rund 1-2% (Pirnay, F., M. Lacroix, F. Mosora, A. Luyckx, and P. Lefebvre. – Effect of glucose ingestion on energy substrate utilization during prolonged muscular exercise. Eur. J. Appl. Physiol. 36:247-254, 1977).
Aufgrund der strukturellen Eigenschaften, die Proteine an den Tag legen, kann eine erhöhte Eiweißaufnahme für Leistungssportler also durchaus sinnvoll sein, um den erhöhten Regenerationsaufwand durch den Wieder- oder Neuaufbau von Muskelzellen sowie die Energiebereitstellung durch die Verstoffwechselung von (in der Muskulatur gebundenen) Aminosäuren aufzufangen und auszugleichen.
Physiologischer Eiweißbedarf beim Kraft- und Ausdauertraining
Die Empfehlungen für die optimale Eiweißversorgung pro Kg Körpergewicht gehen weit auseinander. In vielen Studien und Empfehlungen (z.B. Referenzwerte der Deutschen Gesellschaft für Ernährung e.V.) wird von einem täglichen Proteinbedarf eines erwachsenen Mannes mit überwiegend sitzender Tätigkeit (kein Krafttraining) von rund 0,8g bis 1g pro Kg Körpergewicht gesprochen.
Da intensives Krafttraining ein nachweisbar erhöhten Proteinbedarf nach sich zieht und für einen effektiven Muskelaufbau zumindest eine positive Stickstoffbilanz nötig ist, die durch eine bedarfsüberdeckende Sättigung mit Proteinen entsteht, werden für das Krafttraining eines durchschnittlichen Mannes mit rund 80 Kg Körpergewicht etwa 1,3g bis ca. 2g Eiweiß pro Kg Körpergewicht / Tag als sinnvoll erachtet. Bei intensivem Ausdauertraining liegt dieser Wert nach Literaturempfehlung bei rund 0,9g bis 1,8g pro Kg Körpergewicht / Tag (Tarnopolsky, M.A., Influence of protein intake and training status on nitrogen balance and lean body mann. J. Appl. Physiol. 64:187-193, 1988).
