Aminosäuren sind die Bausteine aller Proteine und proteinartigen Substanzen. Allen Aminosäuren ist eine starke Grundstruktur gemeinsam. Die Art der Seitenkette, die für die besonderen Aufgaben und Funktionen von Aminosäuren verantwortlich ist, variiert jedoch. Die Namen stammen oft aus tierischen oder pflanzlichen Geweben, in denen die Aminosäuren erstmals entdeckt wurden. Glutamin hat seinen Namen vom Gluten in Weizenproteinen; Tyrosin vom griechischen Wort für Käse und Spargel vom lateinischen Wort für Spargel.
Aminosäuren sind biologische Puffer
Aminosäuren bilden Bindungen miteinander. Wenn mehr als 100 Aminosäuren verknüpft sind, spricht man von Protein. Im menschlichen Körper bestehen diese aus bis zu 20 verschiedenen Aminosäuren. Abhängig von der Häufigkeit und Sequenz der kombinierten Aminosäuren gibt es nahezu unbegrenzte Möglichkeiten für die Zusammensetzung von Aminosäuren.
Aminosäuren können aufgrund ihrer Struktur sowohl sauer als auch basisch reagieren.
Je nach pH-Wert der Umgebung liegen diese als Säuren oder Basen vor. Wenn sich der pH-Wert ändert, ändert sich auch die Struktur der Aminosäure. Diese Eigenschaft spielt eine wichtige Rolle für den menschlichen Organismus. Als biologischer Puffer tragen Aminosäuren dazu bei, den pH-Wert des Blutes konstant zu halten. Im Falle eines Tropfens – zum Beispiel aufgrund einer Stoffwechselstörung – fangen die Aminosäuren ihn ab und regulieren den pH-Wert wieder nach oben.
Jede Aminosäure hat spezifische Funktionen im Körper
In menschlichen Geweben vorhandene Aminosäuren können in verschiedenen Aspekten unterschieden werden. Je nach Struktur wird beispielsweise zwischen aliphatischen, heterocyclischen oder verzweigtkettigen Aminosäuren unterschieden. Es gibt auch sogenannte glucogene Aminosäuren. Diese können in Glukose umgewandelt und als Energiequelle genutzt werden. Ketogene Aminosäuren werden dagegen in Ketonkörper zerlegt. In jedem Fall hat jede Aminosäure spezifische Funktionen und Aufgaben im Körper.
Glycin und Alanin
Glycin ist die einfachste Aminosäure und für die Bildung wichtiger Substanzen wie Gallensäuren, Kreatin oder DNA-Komponenten im Körper verantwortlich. Kollagen besteht aus 20-30% Glycin. Alanin ist eine der wichtigsten Aminosäuren, da viele andere Aminosäuren davon abgeleitet sind. Alanin ist in fast allen Proteinen von 2 bis 7% enthalten.
Leucin, Isoleucin und Valin
Leucin, Isoleucin und Valin wirken als Energiequellen für die Muskeln, sorgen für eine ausreichende Proteinsynthese und -speicherung bei Stress und hemmen gleichzeitig den Proteinabbau. Abnehmende Werte, die auf eine unzureichende Aufnahme von Aminosäuren hinweisen können, treten daher bei körperlicher Belastung, intensivem Sporttraining und bestimmten Leber- und Nierenerkrankungen auf.
Bei sehr hohen Dosen kann jedoch der Transport von Tryptophan zum Gehirn beeinträchtigt sein. Die möglichen Folgen sind eine Zunahme der Symptome von Epilepsie, Depression, Schizophrenie und Migräne.
Valin, Leucin und Isoleucin sind essentiell und haben Seitenketten, die der menschliche Körper nicht alleine aufbauen kann. Wenn im Gegenteil der Bruch gestört ist, entwickelt sich das klinische Bild der Ahornsirupkrankheit. Isoleucin und Valin sind in erheblichen Mengen in Erdnüssen, Thunfisch, Lachs, Rindfleisch, Kalbfleisch und Käse enthalten.
Asparaginsäure und Glutaminsäure
Asparaginsäure und Glutaminsäure gehören zu den sauren Aminosäuren. Asparaginsäure kommt in pflanzlichen Proteinen häufiger vor als in tierischen Proteinen, insbesondere in Sämlingen.
Glutaminsäure ist ein wesentlicher Bestandteil des Weizenproteins Gluten.
Besonders reichhaltige Quellen sind Weizen, Mais und Sojabohnen. Glutamin fördert unter anderem Schlaf, Konzentration, Leistung und Zellwachstum. Es ist an der Regeneration des Muskelgewebes beteiligt und reguliert die Harnstoffsynthese.
Glutaminsäure kann das Zelltoxin an Ammoniak binden und es vom Gewebe zur Leber transportieren, wo es abgebaut und ausgeschieden wird. Der Neurotransmitter Gamma-Amino-Buttersäure (GABA) wird ebenfalls aus Glutaminsäure hergestellt. Es kann auch im Stoffwechsel in energiereiche Verbindungen umgewandelt und zur Entgiftung verwendet werden. Als Ausgangssubstanz für Glutathion wird angenommen, dass es das Immunsystem stärkt. Ballaststoffe und veränderte Aufnahme
Der Mangel an Versorgung macht sich hauptsächlich durch Müdigkeit, Appetitlosigkeit und Gewichtsverlust bemerkbar. Mangel tritt auch bei Leistungsstörungen, Erschöpfungszuständen, Schlafstörungen, Unruhe und Konzentrationsschwäche auf.
Die wichtigste biologische Reaktion von Arginin ist der Abbau in Harnstoff.
Es kann mit Sauerstoff reagieren und die Botenstoffsubstanz Stickstoffmonoxid (NO) bilden. NO hat eine vasodilatatorische Wirkung, senkt den Blutdruck und fördert die Durchblutung der Organe. Arginin wird daher bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes mellitus und Atherosklerose eingesetzt. Es stimuliert auch die Bildung weißer Blutkörperchen und stimuliert die Bildung und Teilung von Zellen.
Der Bedarf ist am größten bei geschwächtem Immunsystem, Wachstumshormonmangel, hohem Blutdruck, Verletzungen und Operationen. Arginin ist für Neugeborene essentiell, da eine eigene Produktion in diesem Alter noch nicht möglich ist.
Arginin kommt in Erdnüssen, Sojabohnen, Haselnüssen, Garnelen und Lämmern vor. Andere pflanzliche Quellen sind Kürbiskerne, Pinienkerne, Sonnenblumenkerne und Leinsamen. Proteine enthalten durchschnittlich 3-6% Arginin.
Lysin ist eine essentielle Aminosäure. Lysin ist reich an Eiern, Milch und Muskelproteinen.
Es dient als Vorstufe für Carnitin. Lysin wirkt auch antiviral und unterstützt das Immunsystem. Trägt zu Wachstum, Gewebereparatur und Gefäßstabilität bei. Lysin ist auch an der Bildung von Enzymen, Hormonen, Antikörpern und Kollagen beteiligt. Kollagen ist wichtig für die Elastizität und Stabilisierung von Blutgefäßen und beugt so Herz-Kreislauf-Erkrankungen vor.
Lysin bindet auch an Fettproteinkomplexe und verhindert, dass diese an der Gefäßwand haften bleiben. Durch die Erhöhung der Kalziumaufnahme trägt es letztendlich auch zur Knochengesundheit bei. Nicht genügend Lysin kann auf ein geschwächtes Immunsystem, Herpesinfektionen, Osteoporose oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen hinweisen.
Serin wird aus Glycin gebildet und kann an Phosphorsäure gebunden werden.
Threonin ist ein Vorläufer der Aminosäuren Glycin und Serin. Es ist am Wachstum und der Energieerzeugung sowie am Stoffwechsel von Harnsäure und Proteinen beteiligt. Durch die Stimulierung der Produktion von Antikörpern wird das Immunsystem gestärkt. Threonin ist auch wichtig für die Funktion des Thymus.
Der Bedarf steigt mit guter körperlicher Leistungsfähigkeit, einer stark auf Weizen ausgerichteten Ernährung (wie in Entwicklungsländern), überaktiven Nervenreaktionen und neuromuskulären Störungen. Die ersten Symptome eines Mangels können Müdigkeit, Appetitlosigkeit und Gewichtsverlust sein. Threonin kommt insbesondere in Weizenkeimen, Sojabohnen, Linsen, Bachforellen und Sonnenblumenkernen vor.
Cystein und Methionin
Cystein und Methionin sind Schwefelaminosäuren. Cystein kommt hauptsächlich in geilen Substanzen wie Haaren und Nägeln vor. Es wird im Körper durch Methionin und Serin akkumuliert.
Methionin ist essentiell und kommt in Eiern, Fleisch und Milch vor.
Es ist an der Synthese von Hämoglobin beteiligt und spielt eine Rolle im Fettstoffwechsel. Darüber hinaus ist Methionin an der Bildung wichtiger Körpersubstanzen wie Carnitin, Cholin, Adrenalin, Kreatin, Melatonin, Nukleinsäuren und Neurotransmitter beteiligt. Es ist auch ein Vorläufer von Cystein, Glutathion und Taurin. Methionin fördert die Regeneration von Leber- und Nierenschäden und ist am Metabolismus von Selen beteiligt.
Eine unzureichende Versorgung kann mit schlechter Motivation, Depressionen und psychiatrischen Störungen verbunden sein. Die Blutspiegel werden häufig durch oxidativen Stress, Schwermetallexposition, Depressionen, Allergien, Harnwegsinfektionen, Leberentzündungen und Parkinson-Krankheit gesenkt. Hier besteht ein zusätzlicher Bedarf. Bei zu hohen Dosen steigt jedoch die Kalziumausscheidung und sollte nicht bei Osteoporose angewendet werden. Bei Schizophrenie sind erhöhte Halluzinationen möglich.
Phenylalanin und Tyrosin haben ebenfalls eine cyclische Struktur.
Eiproteine sind besonders reich an Phenylalanin. Phenylalanin ist der Baustein für die Neurotransmitter Dopamin, Noradrenalin und Adrenalin. Es verzögert den Abbau von Enkephalinen im Gehirn und wirkt daher entzündungshemmend. Die Aminosäure ist auch an der Bildung des Schilddrüsenhormons Thyroxin beteiligt. Das Pigment Melanin, das in Haut, Haaren und Augenhaut vorkommt, wird ebenfalls aus Phenylalanin gebildet.
Histidin und Tryptophan sind auch für die menschliche Ernährung von besonderer Bedeutung.
Muskel verwendet Histidin, um Kreatin aufzubauen. Wie Kreatinphosphat spielt diese Substanz eine Rolle bei der Energieerzeugung in den Muskeln. Histidin wird beim Grillen, Braten oder Reifen von Käse in Histamin umgewandelt. Das biogene Amin senkt den Blutdruck, stimuliert die Produktion von Magensaft und erhöht den Darmtransit. Darüber hinaus ist Histamin auch für die Auslösung von Allergien oder eine Unverträglichkeit gegenüber Histamin verantwortlich.
Bei Arthritis, Anämie oder chronischen Nierenerkrankungen kann es zu einer unzureichenden Versorgung mit Histidin kommen. Sojabohnen, Linsen, Kidneybohnen, Thunfisch und Schweinefleisch sind wichtige Nahrungsquellen. Steinpilze, Erdnüsse und Algen sind ebenfalls enthalten.
Tryptophan ist nicht nur ein Baustein des Proteins, es ist auch wichtig für die Synthese von Niacin und ist ein Vorläufer von Serotonin, das den Schlaf-Wach-Rhythmus reguliert und als Stimmungsverstärker wirkt. Die Konzentration von Tryptophan im Blut ist bei Leistungssportlern, Depressionen und Schlafstörungen häufig verringert, was auf einen erhöhten Bedarf hinweist.
Übermäßige Dosen können jedoch Muskelschmerzen und Müdigkeit verursachen.
Tryptophan kommt vor allem in Cashewnüssen, Kalbfleisch, Sonnenblumenkernen, Thunfisch und Putenbrust vor. Andere pflanzliche Quellen sind Kräutertees, Mungobohnen, Steinpilze und Grünkohl. Prolin wird aus Glutaminsäure gebildet und kommt hauptsächlich in Kollagen und Bindegewebe vor.
Essentielle Aminosäuren können nicht vom Körper selbst produziert werden
Aminosäuren können durch verschiedene Verfahren ineinander umgewandelt werden. Voraussetzung ist nur für 11 der 20 proteinogenen Aminosäuren. Der Rest sollte mit dem Essen eingenommen werden und ist daher unerlässlich. Das beinhaltet
Arginin (essentiell für Säuglinge)
Es gibt auch Aminosäuren, die nur für bestimmte Krankheiten wie Fieber oder Infektionen essentiell sind. Dazu gehören Cystein, Tyrosin, Arginin und Glutaminsäure. Es gibt bestimmte angeborene Stoffwechselstörungen, bei denen Enzyme, die bestimmte Aminosäuren synthetisieren, versagen. Das bekannteste Beispiel ist Phenylketonurie. Bei dieser Krankheit kann Phenylalanin nicht in Tyrosin umgewandelt werden. Tyrosin ist daher eine essentielle Aminosäure für diese Menschen.
Ein anderer Begriff ist der der limitierenden Aminosäure.
Es ist die essentielle Aminosäure in Nahrungsprotein, die die am wenigsten verbreitete aller Aminosäuren in Lebensmitteln ist. Dazu gehören beispielsweise Lysin in Weizen, Methionin in Hülsenfrüchten und Tryptophan in Mais.
Eine spezielle Diagnose und ein Ersatz sind für gesunde Menschen nicht erforderlich
Obwohl Aminosäuren viele wichtige Funktionen im Körper haben, ist ihr Ersatz normalerweise nicht notwendig. Mangel an Versorgung bei gesunden Menschen ist selten. Nur spezielle Krankheiten und Lebenssituationen erfordern die Überwachung spezifischer Aminosäurekonzentrationen. Daher spielt die Diagnose von Aminosäuren in der Ernährungsberatung in der Regel nur eine untergeordnete Rolle. Wenn jedoch eine Ergänzung erforderlich ist, wird empfohlen, zu den Mahlzeiten niedrigere Dosen einzunehmen. Die Salze der jeweiligen Aminosäuren weisen die beste Bioverfügbarkeit auf.
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