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Biochemie

Aminosäuren: Die Wege des Kohlenstoffs

Steckbrief

Während der Harnstoffzyklus Energie verbraucht, ist der Abbau der verbleibenden Kohlenstoffgerüste der Aminosäuren ein energieliefernder Prozess. Der Abbau der Kohlenstoffgerüste ist teilweise komplex, wobei mehrere alternative Abbauwege existieren können.

Je nach Abbauweg, in den die Abbauprodukte des Kohlenstoffskeletts einmünden, unterteilt man die Aminosäuren in 2 Gruppen:

  • glucogene (glucoplastische) Aminosäuren: die Produkte werden im Kohlenhydratstoffwechsel in Pyruvat und Zwischenprodukte des Citratzyklus umgewandelt; sie dienen der direkten Energiegewinnung oder können in der Gluconeogenese in Glucose umgewandelt werden

  • ketogene (ketoplastische) Aminosäuren: die Produkte werden im Fettsäurestoffwechsel in Acetyl-CoA umgewandelt; sie dienen ebenfalls der direkten Energiegewinnung oder der Synthese von Ketonkörpern, Fettsäuren, Cholesterin oder anderen Lipiden (sie können nicht in die Gluconeogenese einfließen)

Es gibt auch Aminosäuren, die glucogen und ketogen sind, da ihre Abbauprodukte in den Kohlenhydrat- und in den Fettsäurestoffwechsel münden.

Der Abbau der 20 klassischen proteinogenen Aminosäuren wird anhand dieser Gruppen im Detail besprochen:

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Überblick über den Aminosäureabbau

Das Bild gibt einen Überblick darüber, zu welchen Produkten die proteinogenen Aminosäuren abgebaut werden und wie diese dann in den Intermediärstoffwechsel eintreten.

(Quelle: Rassow et al., Duale Reihe Biochemie, Thieme, 2022)
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    Glucogene und ketogene Aminosäuren

    Der beim Abbau von Aminosäuren anfallende Stickstoff wird im Harnstoffzyklus in Harnstoff umgewandelt, der dann mit dem Urin ausgeschieden wird. Der Prozess verbraucht viel ATP. Dennoch gewinnt der Körper aus dem Abbau von Aminosäuren Energie. Dieser Energiegewinn ist auf den Abbau des nach der Abspaltung der Aminogruppe zurückbleibenden Kohlenstoffgerüsts zurückzuführen, das in den Energiestoffwechsel eingeschleust wird. Tatsächlich liefert der Abbau von Aminosäuren etwa 10% der im Stoffwechsel des Menschen erzeugten Energie.

    Aminosäuren werden, abhängig davon, welchen Weg ihre Kohlenstoffgerüste bei ihrem Abbau unter Nahrungsmangel einschlagen, in 2 Gruppen eingeteilt: glucogene und ketogene Aminosäuren.

    Die meisten Aminosäuren sind glucogen (glucoplastisch; zur Synthese vonbeitragend). Sie werden im Kohlenhydratstoffwechsel zu und abgebaut. Diese Produkte können 2 Wege einschlagen:

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    Biosynthese der Katecholamine

    Die an der Katecholaminsynthese beteiligten Enzyme sind (1) Phenylalaninhydroxylase, (2) Tyrosinhydroxylase, (3) Dopadecarboxylase, (4) Dopamin-β-Hydroxylase, (5) Phenylethanolamin-N-Methyltransferase. Die Tyrosinhydroxylase benötigt zur Synthese von Dopa O2 und das Coenzym Tetrahydrobiopterin. Die Dopadecarboxylase wandelt Dopa mithilfe des Coenzyms Pyridoxalphosphat (PALP) in Dopamin um. Die Dopamin-β-Hydroxylase hydroxyliert Dopamin zu Noradrenalin, das von der Phenylethanolamin-N-Methyltransferase mithilfe von S-Adenosylmethionin (SAM) zu Adrenalin umgesetzt werden kann. PALP; Pyridoxalphosphat; SAM, S-Adenosylmethionin.

    (Quelle: Königshoff, Brandenburger, Kurzlehrbuch Biochemie, Thieme, 2018)
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      zuletzt bearbeitet: 26.10.2023
      Fachlicher Beirat: Prof. Dr. Wolfgang Höhne, 11.11.2022
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