Aminosäuren- und Proteinstoffwechsel

Der Aminosäuren- und Proteinstoffwechsel umfasst die Prozesse, wie Proteine aus der Nahrung und körpereigene Proteine umgesetzt werden, wie die zwanzig Aminosäuren synthetisiert und abgebaut werden und wie ihr Stickstoff und Kohlenstoff verarbeitet werden. Da Aminosäuren Stickstoff enthalten, den der Körper nicht als solchen speichern kann, ist ihr Stoffwechsel eng mit der Stickstoffentsorgung über den Harnstoffzyklus und der Nutzung von Kohlenstoffgerüsten für Energie oder Biosynthese verbunden.

Definition

Der Aminosäuren- und Proteinstoffwechsel ist der integrierte Satz von Stoffwechselwegen, die die Synthese und den Abbau von Proteinen und Aminosäuren steuern, einschließlich der Übertragung und Entsorgung von Aminostickstoff und der Nutzung von Aminosäuren-Kohlenstoffgerüsten für Energie oder Biosynthese.

Scope

Dieser Eintrag behandelt den Proteinturnover und die Stickstoffbilanz, den Aminosäurenkatabolismus mit Transaminierung und Desaminierung, den Harnstoffzyklus, die Synthese nicht-essentieller Aminosäuren und die Unterscheidung zwischen essentiellen und nicht-essentiellen Aminosäuren. Es handelt sich um ein Referenzthema innerhalb der Ernährungsbiochemie, nicht um klinische oder diätetische Leitlinien.

Key concepts

• Proteinturnover und Stickstoffbilanz
• Essentielle und nicht-essentielle Aminosäuren
• Transaminierung und Desaminierung
• Harnstoffzyklus und Ammoniakentsorgung
• Glukogene und ketogene Aminosäuren
• Aminosäuren-Biosynthese
• Ein-Kohlenstoff- und Stickstofffluss

Mechanisms

Körpereigene Proteine werden kontinuierlich synthetisiert und abgebaut, und die daraus resultierenden freien Aminosäuren gelangen zusammen mit denen aus der Nahrung in einen gemeinsamen Pool. Wenn Aminosäuren katabolisiert werden, wird ihre Aminogruppe durch Transaminierung und oxidative Desaminierung entfernt, wodurch Ammoniak freigesetzt wird, das in der Leber über den Harnstoffzyklus entgiftet und als Harnstoff ausgeschieden wird. Die verbleibenden Kohlenstoffgerüste werden als glukogen, ketogen oder beides klassifiziert und gelangen entsprechend in die Glukoneogenese oder den Zitronensäurezyklus. Nicht-essentielle Aminosäuren können aus gängigen Zwischenprodukten synthetisiert werden, während die essentiellen Aminosäuren über die Nahrung zugeführt werden müssen. Der Gesamtfluss durch diese Stoffwechselwege wird durch die Stickstoffbilanz sowie den hormonellen und Ernährungszustand gesteuert, wobei die Leber der Hauptort ist, der die Aminosäurenentsorgung mit dem restlichen Brennstoffstoffwechsel integriert.

Clinical relevance

Der Aminosäuren- und Proteinstoffwechsel untermauert Konzepte wie den Proteinbedarf, die Stickstoffbilanz und die Folgen einer gestörten Ammoniakentsorgung. Der Eintrag stellt diese Mechanismen als Hintergrundwissen dar und bietet keine individualisierten Ernährungsziele oder Behandlungsempfehlungen.

History

Hans Krebs und Kurt Henseleit beschrieben 1932 den Harnstoffzyklus, der den ersten Stoffwechselzyklus darstellte und erklärte, wie der Körper Stickstoffabfälle entsorgt. Rudolf Schoenheimers Isotopenstudien in den 1930er Jahren zeigten den dynamischen, kontinuierlichen Turnover von Körperproteinen und widerlegten die Ansicht, dass Gewebeproteine statisch seien.

Key figures

• Hans Krebs
• Kurt Henseleit
• Rudolf Schoenheimer
• Guoyao Wu

Seminal works

• wu-2009

Frequently asked questions

Warum müssen einige Aminosäuren über die Nahrung aufgenommen werden?

Essentielle Aminosäuren können vom menschlichen Körper nicht oder nicht in ausreichender Menge synthetisiert werden, daher müssen sie über die Nahrung aufgenommen werden; nicht-essentielle Aminosäuren können aus gängigen Stoffwechselzwischenprodukten hergestellt werden.

Wie wird der Stickstoff aus Aminosäuren vom Körper ausgeschieden?

Aminogruppen, die während des Aminosäurenabbaus entfernt werden, bilden Ammoniak, das die Leber über den Harnstoffzyklus in Harnstoff umwandelt, um es auszuscheiden, da Stickstoff nicht wie Kohlenhydrate oder Fette gespeichert werden kann.