EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

Der Weg des Eiweißstickstoffs – Biogene Amine 296 296 10.7 Eiweißverdauung – Aminosäureabbau – Energiestoffwechsel Das Eiweiß der Nahrung ist meist vor der Nahrungsaufnahme durch Kochen denaturiert. Nicht denaturierte Proteine werden fast alle durch die Magen- säure denaturiert. Im Magen wirken Peptidasen wie Pepsin und zerlegen die Proteine zu kürzerkettigen Peptiden. Bei denaturiertem Eiweiß können sie bes- ser angreifen. Im Dünndarm wirken andere Peptidasen wie zB Trypsin , die die verbleibenden Peptide zu Tri- und Dipeptiden und schließlich zu Aminosäuren abbauen. Der letzte Schritt geschieht meist in den Zellen der Darmwand. Die Aminosäuren werden resorbiert. Da sie alle wasserlöslich sind, können sie im Blut zu den Zellen transportiert werden. Die Aufnahme in die Zellen erfolgt durch Transporter, da sie als hydrophile Moleküle nicht von selbst durch die Zellmembran diffundieren können. Da die Aminosäuren vom Organismus nicht produziert, sondern nur zT inein- ander umgewandelt werden können, sind sie der unersetzliche Teil der Nähr- stoffe . Sie werden daher nicht primär im Energiestoffwechsel verbraucht, sondern dienen zum Aufbau von körpereigenem Eiweiß. Die Anleitung zur Eiweißsynthese ist in der DNA festgelegt und ist der wichtigste Teil der Erbin- formation. Der Mechanismus ist im Biologieunterricht ausreichend bespro- chen worden, und wird daher im Rahmen dieses Buches nicht behandelt. Obwohl Aminosäuren vor allem zur Eiweißsynthese dienen, werden sie auch als Energiequelle genutzt und daher im Energiestoffwechsel eingeschleust. Dies geschieht beispielsweise bei stark eiweißbetonter Ernährung, da über- schüssige Aminosäuren nicht gespeichert werden können, und bei starkem Nahrungsmangel, bei dem der Körper seine sonstigen Energiereserven aufge- braucht hat und von der Substanz leben muss. Auch bei normaler Stoffwech- sellage nach Nahrungsaufnahme werden Aminosäuren vor allem in der Leber abgebaut, da die Leber für einen konstanten Aminosäurespiegel im Blut sorgt und überschüssige daher abbaut. Beim Abbau liefert 1 g Eiweiß etwa 17,2 kJ Energie, also etwa so viel wie 1 g Kohlenhydrat. Auch bei normalem Ernährungszustand baut der Körper ständig Eiweiß ab. Bluteiweiß wird in etwa 10 Tagen zur Hälfte erneuert, das der Leberzellen in etwa 20 Tagen, Muskeleiweiß in ca. 160 Tagen. Die Aminosäuren aus dem Ab- bau des Körpereiweißes werden Großteils wieder zur Eiweißsynthese verwen- det, aber auch teilweise abgebaut. Vor allem dieser Anteil muss durch tägliche Eiweißzufuhr ersetzt werden. Abbau der Aminosäuren Beim Abbau der Aminosäuren tritt ein Problem auf: Der Stickstoff muss aus dem Molekül abgespalten und in eine Form übergeführt werden, in der er aus- geschieden werden kann. Bei den Landwirbeltieren ist dies der Harnstoff. Der Mensch scheidet täglich 20 – 30 g Harnstoff mit dem Harn aus. Im Aminosäurestoffwechsel sind vor allem zwei Reaktionen wichtig, die Trans- aminierung und die Desaminierung. Daneben gibt es noch (seltener) die Decar- boxylierung, die zu Aminen führt. Diese biogenen Amine haben wichtige Fun- ktionen in unserem Organismus besonders im Nervensystem, sollen aber hier nicht genauer besprochen werden. Die Transaminierung Bei der Transaminierung reagiert eine α -Aminosäure mit einer α -Ketosäure unter Austausch von Amino- und Ketogruppe. Als Coenzym dient Pyridoxalphosphat, ein phosphoryliertes Vitamin B6. Die Zelle kann mit dieser Reaktion benötigte Aminosäuren aus den entsprechenden Ketosäuren herstellen, unter Verwendung einer nicht benötigten Aminosäure. Enzyme für diese Reaktion existieren für fast alle Aminosäuren. Es können also grundsätzlich auch essenzielle Aminosäuren so produziert werden, allerdings kann unser Organismus die Kohlenstoffgerüste der entsprechenden Ketosäuren nicht herstellen (Abb. 297–1). Abb. 296–1: Der Weg des Stickstoffs vom Prote- in zum Harnstoff H 3 N C C OO H R H 2 N C H H R C O 2 Decarboxylase Abb. 296–2: Biogene Amine aus Aminosäuren Aminosäure Biogenes Amin kürzerkettige Peptide Dipeptide Glutamat PEPSIN TRYPSIN Aminosäuren Aminosäuren Darm Aufbau von körpereigenem Eiweiß Abbau von Aminosäuren TRANS- AMINIERUNG DES- AMINIERUNG Ketosäuren α -Keto- glutarat Glutamat NH 4 + CITRAT- CYCLUS HARNSTOFF- CYCLUS Harnstoff Zelle Aminosäuren Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv