Aminosäuren und Proteine: Übersicht und Nutzen der Lebensbausteine
Ohne die Aminosäuren sind wir nicht lebensfähig. Sie erfüllen zahlreiche Aufgaben und sind essenziell für unseren Stoffwechsel. Für ein ausgeglichenes Aminosäurezufuhr ist eine gesunde Ernährung das A und O.
Was sind Aminosäuren? Eine Einleitung zu den Lebensbausteinen
Aminosäuren sind chemische Verbindungen, die für Mensch und Tier lebensnotwendig sind: Sie sind die kleinsten Bausteine der Proteine (auch Eiweiße genannt) und für alle Stoffwechselvorgänge unverzichtbar. Dabei sind die Proteine die Bausteine, aus denen alle Zellen des Körpers, die Hormone und die Enzyme produziert werden.
Alle Proteine bestehen aus aneinander geketteten Aminosäuren
Die Bildung von Zellen, Hormonen und Enzymen verläuft als biochemischer Prozess, in dem die Eiweiße schrittweise unter der Verwendung der individuellen Gen-Informationen generiert werden. Selbst unsere DNA, also unser Bauplan besteht aus aneinander geketteten Aminosäuren. Aber Eiweiß ist nicht gleich Eiweiß – sie unterscheiden sich vielmehr je nach Aufgaben und Funktionen.
Eine biologische Wirkung hat nur die chemische L-Verbindung der Aminosäure wie zB L-Glutamin oder L-Leucin.
Unsere Nahrungseiweiße werden im Verlauf der Verdauung in anderen Proteine und zurück zu den einzelnen Aminosäuren aufgespalten. Sie werden über die Blutbahn zu ihren jeweiligen Zielen im Organismus transportiert. Im Gegensatz zu den anderen Makronährstoffen wie Kohlenhydrate und Fett sind Proteine keine primären Energieträger. Ihre Hauptaufgabe ist wie gesagt, im Aufbau von neuen Zellen. Sie bilden das Gewebe für die Organe, für die Muskulatur, für die Haare und die Haut. Weil Proteine Stickstoff (N) enthalten, fällt dieser als Nebenprodukt bei der Umwandlung der Proteine an, welches über die Nieren gesammelt und ausgeschieden wird. Aus diesem Grund gilt auch der allgemeine Hinweis, dass Menschen mit Nierenproblemen, auf eine Eiweißhaltige Ernährung verzichten sollten.
Aminosäuren dienen als Grundlagen für die wichtige Hormonbildung sowie als Vorstufen von Enzymen und Neurotransmittern, um nur einige der zahlreichen Stoffwechselvorgänge zu nennen, an denen Aminosäuren beteiligt sind. Man unterscheidet zwischen zwanzig Eiweißbildenden Aminosäuren. Sie sind von zentraler Bedeutung, denn der Organismus kann aus ihnen die sehr beeindruckende Anzahl von etwa 50.000 verschiedenen Proteinen herstellen.
Für die einzelnen Aminosäuren liegen keine Zufuhr-Empfehlung der European Food Safety Authority (EFSA) vor.
Aus diesem sogenannten Aminosäurenpool sind acht Säuren essenziell. Essenzielle Aminosäuren kann der Organismus also nicht selbst produzieren. Sie müssen stets durch die geeignete Ernährung und im Bedarfsfall auch durch hochwertige Nahrungsergänzungsmittel zugeführt werden. Die verbleibenden spaltet der Körper aus der Nahrung auf – allerdings existieren auch sogenannte semi-essenzielle Aminosäuren, die erst z. B. nach Ablauf des Säuglingsalters selbst produziert werden können oder nur mithilfe anderer Aminosäuren produziert werden können. Hierzu zählen vor allem Cystein und Tyrosin.
Wie viele Aminosäuren (Protein) benötigt der Körper?
Mit einer ausgeglichen und abwechslungsreichen Ernährung ist der Bedarf an täglichem Eiweiß (resp. Aminosäuren) gesichert. Sollte es dennoch zu seltenen Mangelzustände im Aminosäurepool kommen, so beeinträchtigt dieser die Funktionen des Aufbaus der Proteine, auf die Dauer stellen sich negative Folgen für den Körper und für die Gesundheit ein.
~50g Eiweiß täglich sind ausreichend [2]
Dazu gehören beispielsweise Infektanfälligkeit und allgemeiner Leistungsabfall ebenso wie Defizite bei der Entwicklung der Muskulatur und Gelenkbeschwerden. Glücklicherweise benötigt der Körper täglich nicht sehr viel Eiweiß. Laut aktuellen Erkenntnissen reichen für einen durchschnittlichen Erwachsenen bereits 50g täglich, um die lebenswichtigen Stoffwechselfunktionen aufrechtzuerhalten.
Die essenziellen Aminosäuren auch EAA's genannt
Am Beispiel der acht essenziellen Aminosäuren [3] zeigt sich besonders deutlich, dass gesunde, abwechslungsreiche Ernährung nicht allein den Hunger bekämpft, sondern für die gesamte geistige und körperliche Verfassung ausschlaggebend sind: Wie wir essen, ist entscheidend, wie wir versorgt sind. Die gezielte Zufuhr essenzieller Aminosäuren ist dabei besonders beachtenswert, weil sie nur mit der Nahrung zugeführt werden können.
Isoleucin:
Isoleucin wird zur Bildung von anderen Aminosäuren genutzt und ist eine sogenannte proteinogene Aminosäure. Isoleucin ist somit ein primärer Baustein für Struktur- und Funktionsproteine im Körper und liefert ein Grundgerüst für die Synthese von Glucose bzw. Fettsäuren und Ketonkörpern. Darüber hinaus wirkt sie am Aufbau und an der Erhaltung der Muskulatur mit. Erdnüsse, Cashewkerne, Erbsen, Linsen, Hühnchen, Rindfleisch und Garnelen sowie Käse sind gute Isoleucin-Lieferanten.
Valin:
Valin wird zur Bildung von anderen Aminosäuren genutzt und ist eine sogenannte proteinogene Aminosäure. Sie wirkt auf die Regulierung des Blutzuckers aus und liefert ein Grundgerüst für die Synthese von Glucose. Sie dient zudem als Energielieferant für die Muskulatur. Valin-Lieferanten sind Haferflocken, Dinkelmehl, Hefe, Thunfisch, Käse, Eier und Hühnchen.
Leucin:
Leucin wird zur Bildung von anderen Aminosäuren genutzt und ist eine sogenannte proteinogene Aminosäure. Sie wirkt an der Erhaltung und beim Aufbau neuer Muskeln mit und liefert ein Grundgerüst für die Synthese von Fettsäuren und Ketonkörpern. Die Leucin-Konzentrationen sind in Erdnüssen, Sojabohnen, Mandeln, Erbsen, Hühnchen, Käse und Thunfisch besonders hoch.
Methionin:
Methionin ist Ausgangssubstanz für die Bildung nicht-essenzieller Aminosäuren und bildet eine wichtige Schwefelquelle für den Menschen. Sie ist ebenfalls ganz direkt am Aufbau der Funktionsproteine beteiligt. Sie ist besonders in Fisch und Meeresfrüchten, Paranüssen, Kleie, Edamer Käse und in Eiern enthalten.
Tryptophan:
Tryptophan wird zur Bildung von anderen Aminosäuren genutzt und ist eine sogenannte proteinogene Aminosäure. Sie bildet die Vorstufe der Hormone Melatonin ("Schlafhormon") und Serotonin ("Glückshormon"). Sie wird auch für die Synthese des Vitamin Niacin benötigt. Zudem reguliert es die gesunden Funktionen der Leber. Enthalten ist es in Tomaten, Karotten, Spinat und in Bananen.
Lysin:
Lysin wird zur Bildung von anderen Aminosäuren genutzt und ist eine sogenannte proteinogene Aminosäure. Sie ist neben Methionin Ausgangssubstanz zur Synthese von L-Carnitin und als Hydroxylysin Bestandteil von Kollagen. Damit wird der Erhalt des gesunden Bindegewebes und der Muskulatur unterstützt. Sellerie, Orangen, Sardinen, Gouda Käse, Schinken und Bohnen sind besonders gute Lysin-Lieferanten.
Phenylalanin:
Phenylalanin wird zur Bildung von anderen Aminosäuren genutzt und ist eine sogenannte proteinogene Aminosäure. Sie ist Ausgangssubstanz für die Bildung nicht-essenzieller Aminosäuren und liefert ein Grundgerüst für die Synthese von Glucose und Fettsäuren. Soja, Schweinefleisch, Eier, Lachs, Kürbiskerne und Kuhmilch enthalten große Phenylalanin-Mengen.
Threonin:
Threonin wird zur Bildung von anderen Aminosäuren genutzt und ist eine sogenannte proteinogene Aminosäure. Sie kann zu Glycin umgewandelt werden. Zudem ist Threonin Ausgangssubstanz für die Bildung nicht-essenzieller Aminosäuren und liefert ein Grundgerüst für die Synthese von Glucose und Fettsäuren. Threonin-Lieferanten sind Blattspinat, Karotten und auch Papaya.
Arginin und Tyrosin sind semi-essenziell
Arginin und Tyrosin können neben Cystein und Histidin im Säuglingsalter zunächst nicht vom Körper selbst bereitgestellt werden. Arginin besitzt eine Guanidinogruppe in der Seitenkette. Sie zählt zu den basischen Aminosäuren und ist mit 4 N-Atomen die stickstoffreichste Aminosäure.
Die positive Wirkung auf die körperliche Leistung einer zusätzlichen Argininzufuhr im Kraftsport konnte in keinen eindeutig Studien bewiesen werden. [5]
Später können diese aus anderen Aminosäuren gebildet werden. Über das Lebensalter hinaus können weitere Wachstumsphasen, Erkrankungen oder körperliche Aktivitäten dafür sorgen, dass semi-essenzielle Aminosäuren für den Körper essenziell werden. Während aus Tyrosin wichtige Schilddrüsenhormone wie das T3 und T4 gebildet werden, ist L-Arginin bei Erhalt und Neubildung von Funktionsproteinen beteiligt. [1] L-Arginin trägt zudem an dem Erhalt einer normalen Eliminationsrate von Ammoniak bei.
Glutamin und seine Sonderstellung unter den Aminosäuren
Glutamin kann vom menschlichen Körper aus der Aminosäure Glutamat (Glutaminsäure) selbst hergestellt werden. Sie zählt also zu den semi-essenziellen Aminosäuren. Glutamin spielt eine wichtige Funktion im Immunsystem, so dient es als ein Energiesubstrat für die Zellen des Immunsystems und ist Bestandteil des körpereigenen Antioxidans Glutathion. Auch für den Neurotransmitter GABA (gamma-Aminobuttersäure), bildet Glutamin eine wichtige Vorstufe. Dinkelmehl, Thunfisch, Haferflocken, Linsen und Sojabohnen sind reich an Glutamin.
BCAA's für Sportler
Besonders den essenziellen, verzweigtkettigen Aminosäuren Leucin, Isoleucin und Valin kommt dabei eine besondere Bedeutung zu. Sie werden auch als BCAA (engl. für branched chain amino acids) bezeichnet. BCAA's kommen zu 35% in der Skelettmuskulatur vor und unterstützen sowohl die gesamte körperliche Fitness als auch das allgemeine Leistungsvermögen und die Regenerationsfähigkeit des gesamten Organismus. BCAA's sind deshalb besonders unter Sportler beliebt, jedoch konnten Studien die positive Wirkung von BCAA's, die gerne über Sportnahrungsmittel zugeführt werden, NICHT bestätigen. [4]
Die große Bedeutung der Aminosäuren für die Gesundheit
Im Leben sind ausreichend Kraft und Ausdauer wichtig – und das gilt für sämtliche körperliche und geistige Anforderungen. Beide Eigenschaften werden durch eine ausgewogene Bereitstellung aller Aminosäuren aufrechterhalten. Zellen, unsere DNA, Enzyme und Hormone bilden eine wichtige Grundlage für unsere Gesundheit und das Leben an sich und sind ohne die Zufuhr der Aminosäuren nicht möglich. Nicht umsonst werden die Aminosäuren als Bausteine des Lebens bezeichnet.
Unser Fazit zu den Grundlagen der Aminosäuren
Aminosäuren sind eindeutig die Lebensbausteine aus denen alle Lebewesen bestehen. Sie bilden die Bausteine der DNS, Zellen, Hormone und Enzyme. Wenn dem Körper Aminosäuren fehlen, können aus ihnen gebildete lebenswichtige Substanzen wie beispielsweise Hormone und Zellen, nicht mehr ausreichend generiert werden. Zum Glück benötigen wir nur eine geringe Menge, um alle Körperfunktionen aufrechtzuerhalten.
Quellen
[1] Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to L arginine
https://www.efsa.europa.eu/de/efsajournal/pub/2051
[2] Scientific Opinion on Dietary Reference Values for protein
https://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pub/2557
[3] Semi-essentielle Aminosäuren
https://www.eucell.de/ernaehrung/ernaehrungslexikon/aminosaeuren/semi-essentielle-aminosaeuren.html
[4] Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to branched-chain amino acids (BCAA)
https://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pub/1790
[5] Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to L arginine
https://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pub/2051
[6] BSA Akademie - Fitnesstrainer B-Lizenz Studienunterlagen
[7] IST - Sportnahrung B-Lizenz Studienunterlagen
