Proteiner er den mest varierte gruppen av kjemiske forbindelser i kroppen. Et gjennomsnittsmenneske inneholder rundt 11 kg protein. I mange celler utgjør proteiner halvparten eller mer av tørrstoffet, og i alle celler hos dyr og planter er de grunnleggende livsprosessene knyttet til proteiner.

Proteiner brytes kontinuerlig ned og kan ikke lagres i kroppen. Derfor er jevn tilførsel viktig. Animalske produkter som fisk, kjøtt, melk og egg er spesielt gode kilder til proteiner av høy kvalitet. Belgvekster som erter og bønner er også gode proteinkilder. Proteiner ble tidligere kalt eggehvitestoffer.

Proteiner er meget kompliserte molekyler, og den detaljerte strukturen er klarlagt bare for en relativt liten del av proteinene. Man regner med at det er rundt en million forskjellige proteiner i kroppen. Årsaken er at proteiner er bygget opp av 20 til 25 (oftest kun 20) forskjellige aminosyrer som kan kombineres på nærmest utallige måter og med ulike lengder. Muskelproteinet myosin inneholder for eksempel ca. 1800 aminosyrer. De fleste proteinene består av 50–2000 aminosyrer, men enkelte er mye større; det er beskrevet proteiner med 10 000 aminosyrer.

I mange proteinmolekyler inngår flere peptidkjeder. For eksempel består insulin av to kjeder med i alt 51 aminosyrer, mens hemoglobin er bygd opp av fire kjeder med i alt 287 aminosyrer. Se artikkelen Proteiner for mer informasjon om proteinkjemi.  

I tillegg til de enkle proteinene, som bare inneholder aminosyrer, finnes det et meget stort antall forbindelser mellom proteiner og andre stoffer. Eksempler på disse såkalte konjugerte (sammensatte) proteinene er lipoproteiner, som inneholder lipid (fettstoff), glyko- og mukoproteiner, som inneholder varierende mengder karbohydrat, metallproteiner, fosfoproteiner og nukleoproteiner (forbindelser av nukleinsyrer og protein).

De fleste proteiner kan deles inn i to store hovedgrupper: proteiner som danner struktur og støttevev (fiberproteiner), og proteiner med en mer dynamisk funksjon (kuleproteiner).

Den første gruppen betegnes som fiber- eller skleroproteiner (gr. skleros, 'hard'). Det er meget motstandsdyktige stoffer som er uoppløselige i vann, men som kan løses i sterke syrer og baser. Deres molekyler har en sekundær struktur og består av meget lange, parallelle peptidkjeder som er bundet sammen til fibrer av tallrike hydrogenbindinger. Blant de viktigste er kollagen, elastin og keratin.

Kollagenmolekylet inneholder tre peptidkjeder som er snodd sammen. Disse seige fibrene kan ikke strekkes. Hudens bindevev, knoklenes organiske substans, visse former for brusk, sener og ligamenter o.l. består overveiende av kollagen, som utgjør mellom 30 og 50 % av proteinet i kroppen.

Elastin inngår som en elastisk komponent i bindevev og finnes blant annet i arterieveggene. Keratin (hornstoff), som danner det øverste laget i huden og dessuten strukturer som hår og negler, er svært rikt på den svovelholdige aminosyren cystin, og de mange bindingene mellom svovelatomene gir molekylet en meget stabil struktur.

Fiberproteinene i muskulaturen utgjør ca. 8 % av kroppsvekten. Av dette er langt den største delen myosin og aktin. Til sammen danner disse den egentlige kontraksjonsmekanismen, mens resten er forskjellige enzymer. Myosin og aktin er beskrevet under musklene.

Den andre hovedgruppen av proteiner kalles kuleproteiner eller sfæroproteiner (gr. sfaira, 'kule') fordi de er kompakte og mer eller mindre runde molekyler. De er løselige i vann (albuminer) eller svake saltoppløsninger (globuliner), og de har mange forskjellige funksjoner.

Kuleproteiner utgjør ca. 7 % av blodplasmaet, der mange av plasmaproteinene fungerer som transportører. Proteinet albumin transporterer for eksempel frie fettsyrer mellom fettvevet og organene. De røde blodcellenes hemoglobin er et også et kuleprotein som kalles kromoprotein (gr. khroma, 'farge'). Molekylet inneholder foruten fire polypeptidkjeder også fire såkalte hemgrupper, som er forbindelser av porfyrin og jern.

De fleste hormonene er peptider eller små proteiner innen kulekategorien. Den største og viktigste gruppen av kuleproteiner er enzymene. Dette er stoffer som katalyserer (befordrer) de kjemiske reaksjonene i cellene. Disse reaksjonene foregår ikke av seg selv, eller i hvert fall bare uhyre langsomt, ved temperaturer som er forenlige med liv. Uten enzymer ville det derfor knapt finnes noen form for liv.

Et gitt enzym kan som regel bare katalysere en bestemt reaksjon eller reaksjonstype. Kroppens funksjon styres i stor grad av enzymene, som aktiveres og deaktiveres etter behov. Se for øvrig enzym.

Proteiner må tilføres gjennom maten for å bygge nytt protein i kroppen, for eksempel for barn som vokser eller personer som trener mye og dermed bygger muskler. Men selv for en voksen person som ikke bygger muskler er det nødvendig å tilføre proteiner gjennom maten. Årsaken er at kroppen som en del av vedlikeholdsarbeidet kontinuerlig bryter ned og bygger opp igjen kroppens proteiner.

Proteinene blir brutt ned til aminosyrer, og disse blir så brukt til å bygge nytt protein. Blant annet som følge av at de rette mengdeforholdene av aminosyrer ikke er tilstede til rett tid og kroppen ikke har noen mulighet til å lagre aminosyrer, vil noen aminosyrer bli oksidert, og nitrogenet vil bli skilt ut i urinen som urea. Dermed må kroppen tilføres aminosyrer for  å erstatte disse selv når det ikke skjer noen netto proteinsyntese.

Omsetningen er raskest i leveren, benmargen og tarmslimhinnen. Leveren produserer storparten av blodplasmaets proteiner. Omtrent halvparten av leverens protein skiftes ut i løpet av ca. 10 døgn. Benmargen danner blodceller og bygger opp hemoglobin, mens tarmens slimhinne skal erstatte et stort fortløpende celletap, og i tillegg produsere en mengde enzymer. Proteinet i musklene skiftes ut mye langsommere, og i kollagenet i bindevev og knokler er omsetningen meget liten.

Aminosyrene som proteinene består av blir tilført ved at proteinene i maten brytes ned til aminosyrer i fordøyelseskanalen, for deretter å bli sugd opp gjennom tarmveggen (se også fordøyelse). Fra tarmen føres aminosyrene med blodet i portåren til leveren og herfra ut til vevene, hvis celler velger ut og tar opp de aminosyrene de har bruk for til å bygge opp sine egne proteiner. Dette skjer meget hurtig. Aminosyrene fra et måltid kan være innebygd i nytt vevsprotein få minutter etter at de er blitt tatt opp i blodet.

Kroppen har evne til å bygge de fleste av de 20-25 aminosyrene som kroppens proteiner består av selv, bare totaltilførselen av aminosyrer er stor nok, med unntak av de 9 såkalt essensielle aminosyrene. Disse kan ikke kroppen danne selv ved ombygging av andre aminosyrer, og de må dermed tilføres gjennom maten.

De 9 essensielle aminosyrene er lysin, metionin, isoleucin, leucin, tryptofan, treonin, valin, histidin og fenylalanin. Barn og unge har i tillegg behov for tilførsel av arginin fordi egensyntesen ikke er tilstrekkelig. Kvaliteten av proteinet som tilføres gjennom maten bestemmes dermed av i hvor stor grad innholdet av disse essensielle aminosyrene i matens protein matcher kroppens behov for disse aminosyrene. Matens proteinkvalitet uttrykkes ofte som biologisk verdi. Animalsk protein har generelt høyere biologisk verdi enn planteprotein. 

De fleste proteiner inneholder ca. 16 % nitrogen, og mye av nitrogenet i kostholdet er bundet i proteiner. Man kan derfor få et mål på proteinbalansen i kroppen ved å bestemme urinens nitrogeninnhold. Under normale omstendigheter hersker det likevekt, det vil si at det skilles ut like mye nitrogen som det tas opp, og hvis proteinforbruket øker, stiger nitrogenutskillelsen tilsvarende. Dette skyldes at aminosyrer fra protein som tilføres utover det som trengs til å bygge proteiner, vil bli brukt som en energikilde, hovedsakelig ved å bli oksidert i leveren. I denne oksidasjonsprosessen dannes ammoniakk, og siden ammoniakk er giftig, omdannes denne til urea i leveren. Det er dermed svært krevende for kroppen å bruke protein som en energikilde. Blant annet av denne grunn gir proteiner mindre energi til bruk for fysisk aktivitet eller for å lagres som fett enn de andre energigivende næringsstoffene per vektenhet.

Nitrogenbalansen blir positiv (opptaket større enn utskillelsen) når nytt kroppsvev blir bygd opp. En slik positiv nitrogenbalanse finner man derfor hos barn og gravide, hos idrettsfolk under trening og hos rekonvalesenter etter avmagrende sykdommer. Omvendt betyr en negativ nitrogenbalanse at organismen mister vevsprotein. Det forekommer bl.a. ved krefttilfeller, ved alvorlige infeksjoner, ved visse nyrelidelser, og dessuten ved en proteintilførsel som ikke kan dekke organismens minimumsbehov.

Noen av aminosyrene kan omdannes til glukose i leveren. Som en tommelfingerregel kan det dannes rundt et halvt gram glukose fra nedbrytningen av ett gram protein. Siden glukose blir en mangelvare ved lang tids faste fordi kroppens glukoselager er sterkt begrenset, forklarer dette hvorfor muskelmasse forsvinner i slike situasjoner. Aminosyrene kan også omdannes til fett, men dette skjer i praksis i svært liten grad.

Verdens helseorganisasjon (WHO) og FAO anbefaler et daglig inntak på 0,75 g protein av høy kvalitet (melk, egg) per kilo kroppsvekt for å opprettholde nitrogenbalansen hos friske voksne kvinner og menn. I spesielle situasjoner, for eksempel ved infeksjoner og ved graviditet og amming, kan behovet være langt høyere. Spedbarn har også et betydelig høyere behov, fra 2,43 g per kilo kroppsvekt ved én måneds alder til 1,73 g ved 5–7 måneder. Også ved høyintensitets trening, og spesielt ved styrketrening, vil proteinbehovet kunne være høyere, i noen tilfeller over 1.5 g protein per kilo kroppsvekt.

I Norge og mange andre land gis anbefalingene for tilførsel av protein som andel av energiinntaket. I Helsedirektoratets anbefalinger for sammensetning av kosten heter det at 10–15 prosent av energien i kosten bør komme fra protein.

Proteinunderernæring forekommer ofte i kombinasjon med energimangel og betegnes ofte som PEM (eng. Protein-energy malnutrition). Ved alvorlig energimangel kan barn utvikle marasmus, som innebærer apati, diaré, dehydrering og ekstrem avmagring. Marasmus i første leveår innebærer risiko for at utvikling av hjernen hemmes slik at barnet blir varig funksjonshemmet. Hvis kosten inneholder tilstrekkelig med energi, men for lite protein, utvikles proteinmangelsykdommen kwashiorkor, som blant annet viser seg ved oppsvulmet mage.

Foreslå endring

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.