Aminokwasy i ich różnorodność, klasyfikacja, działanie oraz znaczenie w organizmie

Aus chemischer Sicht sind Aminosäuren eine umfassende Gruppe organischer Verbindungen, die gemeinsam haben, dass mindestens eine basische Aminogruppe und eine saure Hydroxylgruppe in einem Molekül vorhanden sind. Aus diesem Grund gehören Aminosäuren zu einer Gruppe von Ampholyten, die sich sowohl als Säuren als auch als Basen verhalten. Aminosäuren sind die grundlegenden Bausteine in fast allen Proteinstrukturen. Es stellt sich jedoch heraus, dass nur 20 der bisher bekannten 300 Aminosäuren die Baustofffunktion im Körper erfüllen. Diese werden als proteinogene Aminosäuren bezeichnet. Die meisten davon, mit Ausnahme von Prolin, gehören zu den alpha-Aminosäuren. Neben den proteinogenen Aminosäuren gibt es auch nichtproteinogene, die ebenfalls wichtige physiologische Funktionen erfüllen. Ein Beispiel für eine nichtproteinogene Aminosäure ist beta-Alanin, das Teil eines starken Antioxidans, des Coenzyms A, ist. Unten ist die allgemeine chemische Struktur von alpha-, beta- und gamma-Aminosäuren dargestellt. Quelle: Hames H. , Biochemie. Kurze Vorträge, Warschau 2007. Aufgrund ihrer chemischen Struktur, die der von Salzen ähnelt, sind Aminosäuren kristalline Substanzen mit weißer Farbe. Die Schmelztemperatur von Aminosäuren ist sehr hoch. Alle Aminosäuren lösen sich gut in Wasser, wobei Prolin besonders gut löslich ist.

Die Kriterien für die Klassifizierung von Aminosäuren sind sehr vielfältig, so wie die gesamte Gruppe. Innerhalb dieser Gruppe können viele Unterteilungen vorgenommen werden, aber die wichtigste ist die Unterteilung von Primärproteinaminosäuren in endogene und exogene Aminosäuren (diese Unterteilung gilt für die meisten Wirbeltiere, bei Pflanzen gibt es keine solche Unterteilung): – Endogene Aminosäuren sind solche, die der menschliche Organismus selbst produzieren kann, ohne dass sie mit menschlichen Quellen aufgenommen werden müssen. Dazu gehören: Alanin, Asparagin, Cystein, Glycin, Glutamin, Glutaminsäure, Prolin, Serin, Tyrosin, Cystin, Citrullin, Homoserin, Hydroxylysin, Hydroxyprolin, Carnitin, Gamma-Aminobuttersäure, Ornithin und Taurin; – exogene Aminosäuren sind solche, die der menschliche Organismus nicht selbst synthetisieren kann. Es ist unsere Aufgabe, ihnen die richtige Menge an unserem Körper bereitzustellen. Zu den exogenen Aminosäuren gehören: Phenylalanin, Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Threonin, Tryptophan, Valin. Neben diesen Aminosäuren gibt es auch Arginin und Histidin, die als relativ exogene Aminosäuren klassifiziert werden. Das bedeutet, dass der Körper eines jungen, wachsenden Menschen nicht in der Lage ist, eine ausreichende Menge davon zu produzieren (im Falle eines erwachsenen Menschen ist die Menge jedoch ausreichend). Neben der Unterteilung in endogene und exogene Aminosäuren gibt es auch Unterteilungen in aminoketogene und nicht-aminoketogene Aminosäuren sowie in Alfa-, Beta- und Gamma-Aminosäuren und eine Unterteilung hinsichtlich der Polarität der Seitenkette (nichtpolare Seitenkette, polare Seitenkette mit negativer oder positiver Formalladung, polare Seitenkette ohne Formalladung).

Jede der Proteinaminosäuren im menschlichen Körper erfüllt bestimmte Funktionen. Die wichtigsten Funktionen und Nahrungsquellen sind folgende: - Tryptophan - ist eine exogene Aminosäure, die in den menschlichen Proteinen enthalten ist. Es ist ein Bestandteil von Serotonin, auch als Glückshormon bekannt. Der Körper wandelt es in Melatonin um, das Hormon, das für die ordnungsgemäße Funktion des Zyklus verantwortlich ist. Tryptophan ist auch für die ordnungsgemäße Synthese von Pyridoxin und Niacin notwendig. Es hat einen Einfluss auf die Regulierung des Stoffwechsels. Seine besten Nahrungsquellen sind Bananen und Milchprodukte. Mangel an Tryptophan im Körper kann die Abwehrkräfte verringern und das Risiko von Schlaflosigkeit, Depressionen und Angstzuständen erhöhen; - Methionin - ist eine exogene Aminosäure, die ein Schwefelatom enthält. Im Körper ist es für die ordnungsgemäße Synthese von Cholin und Lecithin unerlässlich. Methionin ist eine Aminosäure, die das Auftreten von Arteriosklerose und metabolischen Erkrankungen, wie z.B. Fettleber-Erkrankung, verhindert. Angemessene Aufnahme von Methionin verhindert brüchige Nägel, Haarausfall und verbessert den allgemeinen Hautzustand. Langfristige Mangel an Methionin prädisponiert zur Entwicklung psychischer Störungen, einschließlich Depressionen. Die besten Nahrungsquellen von Methionin sind Reis, Gerste, Weizenkleie, Pilze, Walnüsse, Hülsenfrüchte, Fisch und Fleisch; - Phenylalanin - ist eine exogene Aminosäure, die ein wichtiger Baustein von Körperproteinen ist. Es ist notwendig für die ordnungsgemäße Funktion und Entwicklung des Nervensystems. Phenylalanin wird bei der Behandlung von Migräne-Kopfschmerzen verwendet. Außerdem spielt diese Aminosäure eine wichtige Rolle bei der Produktion von Schilddrüsenhormonen und Nebennierenrindenhormonen. Sowohl ein Überschuss als auch ein Mangel an Phenylalanin kann für die Gesundheit gefährlich sein. Überschuss tritt am häufigsten bei einer metabolischen Erkrankung, der Phenylketonurie, auf. Personen, die an dieser Krankheit leiden, müssen ihre Hauptnahrungsquellen, wie Fleisch, Fisch, Milchprodukte, Käse, große Mengen Getreideprodukte, Obst und Gemüse, vermeiden; - Lysin - ist eine exogene Aminosäure, die für die Synthese von Körperproteinen notwendig ist. Es ist der Hauptbestandteil von Proteinen in der Haut, Sehnen, Knorpel und Knochen. Angemessene Aufnahme von Lysin in der Ernährung erhöht die Aufnahme von Kalzium aus dem Dünndarm. Lysin stärkt die Immunabwehr. Seine Nahrungsquellen sind hauptsächlich Eier, Geflügel, Fisch, Fleisch, gelber Käse und Hülsenfrüchte. Mangel an Lysin in der Ernährung ist sehr selten. Es kommt bei ausgelaugten, stark unterernährten oder langfristig restriktiven Eliminationsdiäten vor.

Isoleucine, Leucine und Valine bilden eine verzweigte Gruppe von Aminosäuren, die als BCAA bekannt sind. Sie sind exogene Aminosäuren, die in großen Mengen in Produkten mit hohem Proteingehalt (sowohl tierische als auch pflanzliche) vorkommen. Eine BCAA-Mangelerscheinung ist bei der Bevölkerung sehr selten, tritt jedoch bei Personen auf, die zu wenig Proteine zu sich nehmen oder an schweren Stoffwechselerkrankungen leiden. Die Bedürfnisse von Erwachsenen an Leucin, Valin und Isoleucin betragen jeweils 40, 17-25 und 19 mg/kg Körpergewicht. BCAA werden häufig von Personen, die Sport treiben, ergänzt, um die Muskelkraft zu erhöhen und die Regeneration zu unterstützen. Aminosäuren sind so vielfältig, dass sie in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt werden, einschließlich der Lebensmittel- und Pharmaindustrie.