Aminosäuren sind die Bausteine sämtlicher Peptide und Proteine und haben darüber hinaus zahlreiche weitere Funktionen im Stoffwechsel. Für die Proteinsynthese sind 21 Aminosäuren erforderlich.
Erst seit einigen Jahren ist bekannt, dass auch Selenocystein eine proteinogene Aminosäure ist, da Sie für die Bildung einiger Proteine benötigt wird.
Einstufung der Aminosäuren
Einige Aminosäuren können vom Organismus selbst gebildet werden, sie werden als nicht essenzielle Aminosäuren bezeichnet. Essenzielle Aminosäuren müssen obligat mit der Nahrung zugeführt werden. Dazwischen gibt es eine Gruppe von Aminosäuren, die üblicherweise aus anderen Aminosäuren gebildet werden können. Unter bestimmten Umständen, z. B. bei metabolischem Stress, ist die endogene Bildung der Aminosäuren aber nicht ausreichend zur Bedarfsdeckung des Organismus. Auch bei Frühgeborenen ist die Fähigkeit zur Aminosäurensynthese noch nicht ausgereift.
1. Essenzielle Aminosäuren
- Histidin
- Isoleucin
- Leucin
- Valin
- Lysin
- Methionin
- Phenylalanin
- Threonin
- Tryptophan
2. Nicht essenzielle Aminosäuren
- Alanin
- Asparaginsäure
- Glutaminsäure
- Serin
3. Bedingt essenzielle Aminosäuren
- Arginin
- Cystein
- Glutamin
- Glycin
- Prolin
- Tyrosin
Bei Asparagin ist es strittig, ob es sich um eine bedingt essenzielle oder nicht essenzielle Aminosäure handelt.
Zu den Aminosäuren wird in der Regel auch Taurin gezählt, obwohl streng genommen Taurin keine Aminosäure ist, sondern eine Aminoethansulfonsäure. Die „Aminosäure“ Taurin hat aber zahlreiche wichtige Funktionen im Stoffwechsel und ist insbesondere auch für die Hirnentwicklung bei Säuglingen von zentraler Bedeutung.
Neben den proteinogenen Aminosäuren gibt es auch nichtproteinogene Aminosäuren. Diese sind nicht in Proteinen zu finden, sondern liegen meist in freier Form vor. Beispiele für solche Aminosäuren sind Ornithin und Citrullin, die im Harnstoffzyklus eine zentrale Rolle spielen, d. h. sie sind an der Ammoniakentgiftung beteiligt.
Aus Aminosäuren entstehen Peptide
Ein Beispiel für die Bildung von Tripeptiden ist Glutathion, das für die Regulierung des Zellstoffwechsels und des antioxidativen Schutzes wesentlich ist. Glutathion wird aus den Aminosäuren Cystein, Glutaminsäure und Glycin gebildet.
Ein weiteres Beispiel für Tripeptide ist Kreatin, das aus den Aminosäuren Arginin, Glycin und Methionin entsteht.
Auch viele Hormone wie Insulin, Glucagon, Angiotensin II und ADH sind Peptide.
Weitere Funktionen der Aminosäuren
- Aminosäuren können als Energielieferanten dienen. Dies betrifft vor allen Dingen Glutamin, Glutamat und Aspartat. Diese Aminosäuren sind Energiesubstrate für die Schleimhautzellen des Magen-Darm-Trakts und der Immunzellen.
- Manche Aminosäuren sind Ausgangssubstanzen für die Bildung von Neurotransmittern und biogenen Aminen oder fungieren selbst als Neurotransmitter:
Aminosäuren, die als Botenstoffen dienen:
- Glutamat (Glutaminsäure)
- Glutamat (Glutaminsäure)
- Aspartat
Aminosäuren als Vorstufen von Neurotransmittern:
- Aus der Aminosäure Histidin entsteht Histamin
- Die Aminosäure Tryptophan ist Ausgangssubstanz für die Bildung von Serotonin.
- Die Aminosäure Tyrosin ist Vorläufer der Katecholamine und Schilddrüsenhormon
- Aminosäuren sind auch Ausgangssubstanzen für gasförmige Botenstoffe wie Stickstoffmonoxid und Schwefelwasserstoff.
- Aminosäuren sind wichtige Quellen für Sulfatgruppen, speziell Methionin und Cystein. Sie sind Quellen für Methylgruppen (Methionin) und für Aminogruppen, z. B. Glutamin und Asparagin.
- Aminosäuren sind auch an der Regulierung des Säure-Basen-Haushalts beteiligt (Glutamin, Glutamat).
Alle Aminosäuren müssen verfügbar sein
Da die Aminosäuren, wie bereits erwähnt, Bausteine sämtlicher Proteine sind, muss eine ausreichende Verfügbarkeit aller Aminosäuren sichergestellt sein. Dazu gibt es im Organismus einen Pool freier Aminosäuren, der gespeist wird durch die Nahrungsproteine sowie durch den Abbau körpereigener Proteine. Im Organismus herrscht ein sehr effektives Aminosäuren-Recycling.
Für den Aufbau der Proteine ist ein bestimmtes Aminosäurenmuster erforderlich. Das Aminosäuren-Muster der Nahrungsproteine weicht allerdings mehr oder weniger von dem des Körpers ab.
Die limitierende Aminosäure bestimmt die Qualität des Nahrungsproteins
Der biologische Wert eines Nahrungsproteins wird durch die limitierende Aminosäure bestimmt, d. h. durch den Gehalt einer essenziellen Aminosäure. Getreideproteine von Weizen, Roggen und Reis enthalten relativ wenig Lysin. Die Proteine der Hülsenfrüchte sind methioninarm und bei Mais ist Tryptophan die limitierende Aminosäure.
Die Proteinträger haben also unterschiedliche limitierende Aminosäuren, die aber durch eine geeignete Kombination verschiedener Proteine ausgeglichen werden kann. Es ist also nicht immer der Eiweißgehalt eines Nahrungsmittels entscheidend, sondern vor allem der Gehalt an einer limitierenden Aminosäure.
Aminosäurenmangel: Ursachen
Probleme mit der Aminosäuren-Versorgung ergeben sich also durch eine einseitige unausgewogene Ernährung sowie durch Störungen der Aminosäurenaufnahme im Darm. Ein Mehrverbrauch und ein daraus resultierender Engpass einzelner Aminosäuren sind bei vielen Krankheiten zu beobachten, z. B. bei Infektionen, Entzündungen, Tumorerkrankungen etc.
Aminosäuren nicht unkontrolliert einnehmen
Aminosäuren sollten nur dann supplementiert werden, wenn zuvor eine Aminosäurenbestimmung im Plasma/ Serum durchgeführt wurde, da eine ungezielte Einnahme von Aminosäuren zu sogenannten Aminosäuren-Imbalancen führen kann, wodurch es dann möglicherweise zu Stoffwechselstörungen kommt. Beispielsweise kann die Aufnahme einzelner Aminosäuren in die Zelle durch einen Überschuss anderer Aminosäuren gestört werden. Es gilt also der Grundsatz: erst messen, dann supplementieren.