Aminosäuren

Aminosäuren sind die Bausteine der Proteine. Proteine sind in der lebenden Natur in grosser Vielfalt vorkommende   Eiweissstoffe, die sehr unterschiedliche Längen und Funktionen haben können. Ihre Entdeckung geht auf das Jahr 1838 zurück. Ein Proteinmolekül besteht aus einer Kette von Aminosäuren, die untereinander durch einen bestimmten Bindungstyp, die Peptidbindung, verknüpft sind.
Proteinmoleküle können sehr unterschiedliche Eigenschaften haben. Sie reichen vom langen, faserigen, unlöslichen Typ, wie beim Haar und Bindegewebe, bis hin zum kompakten, wasserlöslichen Typ, der Zellmembranen passiert und chemische Reaktionen in Gang setzt. Sie alle sind grosse Moleküle mit Molekulargewichten von einigen tausend bis hin zu mehreren Millionen Mol. Sie sind für jede Art und für jedes Organ innerhalb einer Spezies kennzeichnend. Das in der Nahrung vorhandene Protein dient in erster Linie zum Aufbau und Erhalt von Zellen. Aber auch die im Protein vorhandene Energie kann genutzt werden. Sie entspricht mit fast vier Kalorien pro Gramm dem der Kohlenhydrate. Neben der Funktion der Zellerhaltung spielen Proteinmoleküle auch bei anderen wichtigen Körperfunktionen eine grosse Rolle. So ermöglichen sie z.B die Muskelkontraktion, und die Verdauung ist ohne sie nicht denkbar: Enzyme sind Proteinmoleküle. Auch Hormone, die wichtige Körperfunktionen kontrollieren, sind Proteine. Ein Beispiel ist das Insulin, welches für den Zuckerspiegel im Blut verantwortlich ist. Die Antikörper des Immunsystems sind ebenfalls Proteinmoleküle; das Gleiche gilt für das Hämoglobin, das für den Sauerstofftransport im Blut zuständig ist. Die Chromosomen, Träger der Gene (der Erbinformationen und generell der Informationen für die Lebensfunktionen aller Zellen), bestehen aus Nukleinsäuren und Proteinen. Proteine sind hoch molekulare stickstoffhaltige Naturstoffe mit vielfältigen biologischen Funktionen; dementsprechend liegt der Proteinanteil in Zellen bei mehr als 70% der Trockenmasse. Bei sauerer, bzw. enzymatischer Hydrolyse, zerfallen Proteine in einfache organische Verbindungen mit kleiner Molekülmasse – in die Grundbausteine alpha-Aminosäuren (siehe Tabelle).
Ihre Sequenz ist von Protein zu Proteinen unterschiedlich: Jede Eiweissart besitzt dadurch ganz spezifische und charakteristische Eigenschaften. Die Aminosäuren werden nach ihrer Essentialität eingeteilt in nicht essentielle  (entbehrliche) Aminosäuren, die im Körper gebildet werden können und als unspezifische Stickstoffquelle dienen, und essentielle (unentbehrliche = lebensnotwendige) Aminosäuren, die nicht oder nur in ungenügendem Ausmaß durch Biosynthese bereitgestellt werden können und daher Bestandteil der Nahrung sein müssen.
Es gibt acht Aminosäuren, die mit der Nahrung zugeführt werden müssen (siehe Tabelle). Aminosäuren sind nicht nur als Bausteine von Proteinen von Bedeutung, sondern auch als Vorstufe für die Biosynthese einer Vielzahl biologisch und physiologisch wichtiger Verbindungen.

Die Proteinverdauung

Die Proteinverdauung beginnt im sauren Milieu des Magens. Die im Magensaft enthaltenen inaktiven Enzymvorstufen (Pepsinogene) werden unter Säureeinwirkung (pH 2-4) in aktives Pepsin umgewandelt. Die endogene Protease (im Körper vorgehende Eiweisszersetzung) spaltet Nahrungsproteine in längere Bruchstücke. Im Dünndarm wird der Nahrungsbrei durch den Pankreassaft (Saft der Bauchspeicheldrüse) auf neutrale bis leicht alkalische Werte eingestellt. Die im Magen entstandenen Poly- (hochmolekularen) bzw. Oligopeptide (niedermolekularen Eiweissteile) werden dort durch die Enzyme Trypsin und Chymotrypsin weiter hydrolysiert (durch Wasser gespalten). Nur Aminosäuren in freier Form werden vom Blutkreislauf transportiert Aus dem Darmlumen werden dann sowohl freie Aminosäuren als auch Di- und Tripeptide resorbiert. Die Mikrovilli der Darmschleimhaut spaltet Di- und Tripeptide in freie Aminosäuren. Der Abtransport aus der resorbierenden Zelle erfolgt in jedem Fall in Form von freien Aminosäuren über die Pfortader zur Leber. Anders gesagt; die mit der Nahrung aufgenommenen Eiweiße werden im Verdauungstrakt hydrolysiert (mit Wasser gespalten) und gelangen in Form von freien Aminosäuren in den Blutkreislauf. Freie Aminosäuren müssen vom Magen nicht verdaut werden. Der Darm gibt sie direkt in den Blutkreislauf ab.

Die Aminosäurenzusammensetzung in der DNS

Die Aufklärung der grundlegenden Prozesse bei der Proteinbiosynthese ist eine der grössten Leistungen der Wissenschaft.
Mit der Entschlüsselung des genetischen Codes konnten auch die Vorgänge, die bei der Proteinsynthese ablaufen, aufgeklärt werden. Die Information für die Aminosäurenzusammensetzung eines Proteins, ist in Form der Nukleotidsequenz in der Desoxyribonukleinsäure (DNS) gespeichert. Die genetische Information wird im Zellkern in Ribonukleinsäure (RNS) umgeschrieben. Die RNS dient als Bote und wird deshalb auch messenger-RNS oder mRNS bezeichnet. Die Verfügbarkeit von Aminosäuren ist wichtig für eine gesunde Proteinbiosynthese.

Vegetabile Proteine – schlecht resorbiert?

Die Bestimmung der Nettoresorption der Aminosäuren nach einer Standard-Testmahlzeit zeigte, dass diese nach drei Stunden zu 70-80% abgeschlossen war. Es ist wahrscheinlich, dass die Proteine aus tierischen Quellen leichter und schneller resorbiert werden, als vegetabile Proteine, bei denen in die Zellulosehülle die Aufnahme verzögert. Wenn die Nahrung einen grossen Anteil an Faserstoffen enthält, kann die Verdauung weniger komplett sein. Bei Vegetarismus, unregelmässiger Ernährung, Schwäche und Krankheit, kann die Einnahme von Aminosäuren empfohlen werden.

Die 20 verschiedenen alpha-Aminosäuren

Neutrale Aminosäuren
Glycin
Alanin
Serin
Threonin essentiell
Valin essentiell
Leucin essentiell
Isoleucin essentiell
Saure Aminosäuren
Asaparaginsäure
Asparagin
Glutaminsäure
Glutamin

Basische Aminosäuren
Arginin
Lysin essentiell
Schwefelhaltige Aminosäuren
Cystein
Methionin essentiell
Aromatische Aminosäuren
Phenylalanin essentiell
Tyrosin
Heterozyklische Aminosäuren
Tryptophan essentiell
Histidin
Prolin

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Autor: Peter Klaus ist Inhaber der Fa. KLAUS Gritsteinwerke

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