Aminosäuren: Natur, Arten und Funktionen

Aminosäuren sind stickstoffhaltige kohlenstoffhaltige organische Verbindungen mit vielfältiger, aber ähnlicher Struktur. Sie sind die Monomere, die Peptide und Proteine durch Peptidbindungen aufbauen. Im menschlichen Organismus beteiligen sich Aminosäuren am Synthese von Enzymen, Hormonen, Neurotransmittern und Geweben.

Diese Verbindungen haben eine gemeinsame molekulare Struktur, genau deswegen bilden sie eine separate Gruppe organischer Verbindungen. 

Ihre Struktur besteht aus einem zentralen Kohlenstoffatom (C), an das vier verschiedene Gruppen gebunden sind: Aminogruppe (–NH₂), Carboxylgruppe (–COOH), Wasserstoffatom und Seitenkette (R-Gruppe), die für jede Aminosäure unterschiedlich ist und ihre chemischen Eigenschaften und Funktionen bestimmt. 

Genau die Vielfalt der R-Gruppen bedingt die Unterschiede zwischen den einzelnen Aminosäuren.

Aminosäuren spielen eine fundamentale Rolle im normalen Funktionieren des Organismus. Sie sind die grundlegenden Baueinheiten der Proteine, die Gewebe, Enzyme, Hormone und Immunmoleküle aufbauen. Ohne sie ist Zellteilung, Regeneration oder Erhaltung lebenswichtiger Prozesse nicht möglich.

Proteinsynthese und Gewebewachstum

Alle Gewebe im Körper werden aufgebaut und erhalten dank Proteinen, die aus Aminosäuren synthetisiert werden. Das ist von besonderer Bedeutung beim Wachstum, der Wundheilung, der Erholung nach Operationen und Muskelverletzungen. 

Energieversorgung bei Belastung

Während längerer körperlicher Belastung werden einige Aminosäuren (besonders mit verzweigter Kette – BCAA) als Energiequelle genutzt, wenn die Glykogenspeicher erschöpft sind. Das unterstützt die Ausdauer und verzögert die Ermüdung und wird oft als Mittel zur Erhaltung der Muskelmasse bei Kaloriendefizit eingesetzt.

Erholung nach körperlicher Anstrengung

Aminosäuren beschleunigen die Regeneration der Muskelfasern nach Training oder Verletzung. Das reduziert den Schmerz, stellt die Muskelfunktion wieder her und schützt vor Verlust von Muskelmasse bei stressigen Zuständen. Genau deswegen werden Aminosäuren für Muskeln eingenommen.

Hormonelle und enzymatische Synthese

Diese organischen Verbindungen beteiligen sich an der Produktion von Hormonen wie Insulin, Thyroxin und Adrenalin, sowie von Enzymen, die fast alle biochemischen Reaktionen im Körper regulieren. Das sind nur ein Teil der Substanzen, die sie im Organismus aufbauen.

Unterstützung für das Immunsystem

Glutamin und andere Aminosäuren dienen als Treibstoff für Immunzellen und erhalten die Barrierefunktion des Darms, was entscheidend ist zur Verhinderung von Infektionen und Entzündungen. Sie bauen auch spezifische Antikörper und immunologische Moleküle und aktive Komplexe zur Bekämpfung von Pathogenen auf.

Beteiligung an der Synthese von Neurotransmittern

Aminosäuren wie Tryptophan, Tyrosin und Glutamat sind Vorläufer von Neuromediatoren – Substanzen, die die Stimmung, den Schlaf regulieren, die Aufmerksamkeit und andere Gehirnfunktionen.

Detoxifikation und Stickstoffbalance

Die Leber nutzt Aminosäuren in Prozessen der Neutralisierung von Ammoniak und anderen Toxinen. Sie spielen auch eine Rolle bei der Erhaltung des Gleichgewichts zwischen stickstoffhaltigen Verbindungen im Organismus.

Verbesserung der Verdauung

Durch den Aufbau von Verdauungsenzymen und die Erhaltung der Darmschleimhaut tragen Aminosäuren zur optimalen Aufnahme von Nährstoffen bei und zum Schutz der Magen-Darm-Barriere.

Aminosäuren werden in zwei Hauptgruppen unterteilt: essentiell(unentbehrlich) und nicht essentiell (entbehrlich). 

Die essentiellen können nicht vom menschlichen Körper synthetisiert werden und müssen daher durch die Nahrung bezogen werden. Im Gegensatz dazu können die nicht essentiellen intern gebildet werden – als Ergebnis metabolischer Prozesse aus anderen Aminosäuren oder stickstoffhaltigen Verbindungen.

Insgesamt21 Aminosäuren beteiligen sich am Aufbau der Strukturen im menschlichen Organismus. Davon sind 9 unentbehrlich, und die restlichen 12 kann der Organismus selbst durch endogenen Synthese aus verschiedenen Vorläufern produzieren.

Essentielle Aminosäuren (unentbehrlich)

Das sind Aminosäuren, die der Organismus nicht selbst produzieren kann und die durch die Nahrung bezogen werden müssen.

Es gibt 9 essentielle Aminosäuren, jede mit spezifischer Rolle: 

• Histidin:Notwendig für Wachstum und Regeneration von Geweben, beteiligt sich an der Produktion von Hämoglobin und ist entscheidend für die Erhaltung der Myelinscheiden der Nervenzellen. Vorläufer von Histamin – wichtiger Mediator in der Immunantwort und der Sekretion von Magensäure.
• Isoleucin:Aminosäure mit verzweigter Kette (BCAA), beteiligt sich am Synthese von Hämoglobin, reguliert den Energiemetabolismus und unterstützt die Muskelregeneration nach Belastung.
• Leucin: Auch BCAA, stark anabole Aminosäure, aktiviert den mTOR-Weg – zentraler Signalmechanismus für Muskelwachstum und Proteinsynthese.
• Lysin: Wichtig für die Synthese von Kollagen, die Absorption von Kalzium und die Produktion von Enzymen und Hormonen. Erhält die Immunfunktion und Geweberegeneration.
• Methionin: Schwefelhaltige Aminosäure, notwendig für die Synthese von Kreatin, Carnitin und Glutathion. Beteiligt sich an der Methylierung von DNA und am Fett- und Toxinmetabolismus in der Leber.
• Phenylalanin:Vorläufer von Tyrosin, das für die Synthese von Dopamin, Adrenalin und Thyroxin verwendet wird. Entscheidend für den Neurotransmitterhaushalt und die Gehirnfunktion.

• Threonin: Beteiligt sich am Aufbau struktureller Proteine wie Kollagen und Elastin. Erhält die Gesundheit von Haut und Verdauungstrakt.
• Tryptophan: Vorläufer von Serotonin und Melatonin – wichtig für Stimmung, Schlaf und psychische Gesundheit. Beteiligt sich auch an der Synthese von Niacin (Vitamin B3).
• Valin:Dritte Aminosäure mit verzweigter Kette, notwendig für den Muskelmetabolismus, Geweberegeneration und Erhaltung des Energiehaushalts während körperlicher Belastung.

Nicht essentielle Aminosäuren (entbehrlich)

Diese Aminosäuren werden vom Organismus synthetisiert, aber unter bestimmten Bedingungen (Krankheit, Stress, Wachstum) können einige davon "bedingt essentiell" werden.

Hier sind sie:

• Alanin:Haupttransporter von Stickstoff zwischen Geweben. Erhält den Blutzuckerspiegel durch Beteiligung an der Gluconeogenese.
• Asparagin:Beteiligt sich an der Synthese anderer Aminosäuren und ist wichtig für das korrekte Funktionieren des Nervensystems.
• Asparaginsäure (Aspartat): Spielt eine Rolle im Krebs-Zyklus, unterstützt die Energieproduktion und beteiligt sich an der Übertragung von Nervenimpulsen.
• Glutamin: Bedingt essentiell. Die am weitesten verbreitete Aminosäure im Blut. Entscheidend für Immunfunktion, Verdauungsgesundheit und Erholung nach körperlicher Belastung oder Krankheit.
• Glutaminsäure (Glutamat):Haupt erregender Neurotransmitter im ZNS. Spielt eine Rolle beim Lernen und Gedächtnis.
• Glycin: Bestandteil von Kollagen. Beteiligt sich an Detoxifikation, Synthese von Hämoglobin und Neurotransmittern.
• Prolin: Hauptelement von Kollagen – sorgt für Festigkeit und Elastizität des Bindegewebes, Sehnen und Haut.
• Serin: Beteiligt sich an der Synthese von Phospholipiden, Sphingolipiden und anderen Aminosäuren. Auch wichtig für die korrekte Funktion des Nervensystems und Gehirns.
• Tyrosin: Wird aus Phenylalanin synthetisiert. Vorläufer von Katecholaminen (Dopamin, Noradrenalin, Adrenalin) und Schilddrüsenhormonen.
• Cystein (bedingt essentiell):Schwefelhaltige Aminosäure, Vorläufer des Antioxidans Glutathion. Unterstützt Detoxifikation und Schutz vor oxidativem Stress.

• Arginin (bedingt essentiell): Notwendig für die Synthese von Stickstoffmonoxid (NO), das den Blutdruck und die Blutzufuhr reguliert. Hat eine Rolle in der Immunfunktion und Wundheilung.
• Ornithin(nicht-proteinogen, nicht-proteinogene Aminosäure): Beteiligt sich am Harnstoffzyklus – Detoxifikation von Ammoniak. Baut keine Proteine auf, hat aber eine wichtige Rolle im Metabolismus.

Der menschliche Organismus benötigt bestimmte Mengen an Aminosäuren für normales Wachstum, Regeneration und Erhaltung metabolischer Funktionen. Die benötigten Mengen variieren je nach Alter, Geschlecht, körperlicher Aktivität und Gesundheitszustand.

Essentielle Aminosäuren

Essentielle Aminosäuren können nicht im Körper synthetisiert werden und müssen durch die Nahrung bezogen werden. 

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfiehlt tägliche Dosen für Erwachsene, ausgedrückt in mg pro Kilogramm Körpergewicht:

• Leucin: 39 mg/kg
• Isoleucin: 20 mg/kg
• Lysin: 30 mg/kg
• Methionin + Cystein (schwefelhaltig): 15 mg/kg
• Phenylalanin + Tyrosin (aromatisch): 25 mg/kg
• Threonin: 15 mg/kg
• Tryptophan: 4 mg/kg
• Valin: 26 mg/kg
• Histidin (semi-essentiell): 10 mg/kg

Nicht essentielle Aminosäuren

Sie werden im Organismus synthetisiert, aber unter bestimmten Zuständen (Krankheit, Stress, körperliche Aktivität) kann zusätzlicher Einnahme aus der Nahrung oder Aminosäure-Zusätzen erforderlich sein. Konkrete Empfehlungen sind nicht festgelegt, da der Körper sie unter normalen Bedingungen in ausreichenden Mengen produziert.

Zusammengefasste Tabelle mit empfohlenen täglichen Dosen essentieller Aminosäuren (für Erwachsene)

Diese Mengen sind orientierend und können je nach spezifischen Bedürfnissen variieren, wie Schwangerschaft, Stillen, intensive körperliche Aktivität oder Erkrankungen.

Aminosäuren werden hauptsächlich durch die Nahrung bezogen, wobei die reichsten Quellen Proteine aus tierischen Produkten sind – Fleisch, Fisch, Eier und Milchprodukte. Sie werden vollwertige Quellen genannt, weil beim Abbau tierischer Proteine unser Körper alle benötigten essentiellen Aminosäuren bezieht.

Hülsenfrüchte, Nüsse und Samen sind reich an Proteinen, enthalten aber Aminosäuren in geringeren Mengen und mit unvollständigem Profil. Aus diesem Grund werden sie als unvollwertige Quellen bestimmt, da sie schwerer aufgenommen werden und nicht alle notwendigen unentbehrlichen Aminosäuren in ausreichenden Mengen liefern.

Um das Aminosäureprofil pflanzlicher Proteine zu verbessern, ist es empfehlenswert, verschiedene Lebensmittel zu kombinieren. Beispiele für erfolgreiche Kombinationen sind Bohnen + Reis, Kichererbsen + Linsen, Samen + Nüsse und andere.

Diese Kombinationen sorgen für eine ausgewogenere Aminosäurezusammensetzung, die der von vollwertigen tierischen Quellen ähnelt.

In einigen Fällen kann auf die Einnahme einzelner Aminosäuren, komplexer Aminosäuren oder Proteine in Form von Nahrungsergänzungsmitteln zurückgegriffen werden.

Zusätzliche Einnahme von Aminosäuren ist bei intensiven Trainings, Erholung nach Verletzungen oder Operationen, bei altersbedingten Veränderungen mit reduzierter Proteinaufnahme, bei spezifischen Erkrankungen sowie bei Vegetariern und Veganern erforderlich, die möglicherweise nicht alle essentiellen Aminosäuren aus ihrer Nahrung erhalten.

Was sind Aminosäuren?

Das ist eine heterogene Gruppe stickstoffhaltiger kohlenstoffhaltiger organischer Verbindungen, die zahlreiche wichtige Funktionen im Organismus des Menschen und jedes anderen lebenden Wesens erfüllen.

Welche Arten von Aminosäuren unterscheiden sich hauptsächlich?

Für den menschlichen Körper unterscheiden sich hauptsächlich essentielle (unentbehrliche) – die wir durch die Nahrung beziehen müssen, und nicht essentielle (entbehrliche Aminosäuren) – die der Organismus selbst synthetisieren kann.

Wie bezieht man Aminosäuren?

Die besten Quellen für Aminosäuren sind tierischen Ursprungs – Eier, Milch, Fleisch, während pflanzliche Quellen – wie Bohnen, Soja, Hülsenfrüchte, Nüsse und Samen unvollwertig sind und nicht ausreichen, um alles Notwendige zu sichern.