Essentielle Nährstoffe und essentielle Aminosäuren
Was einen Nährstoff essentiell macht und warum der Mensch einige Aminosäuren selbst bilden kann, andere aber mit der Nahrung aufnehmen muss.
Das Wichtigste in Kürze
- Ein essentieller Nährstoff ist für den Organismus nötig, kann aber nicht oder nicht ausreichend selbst gebildet werden und muss mit der Nahrung kommen.
- Vitamine sind essentiell, einige wie Vitamin D oder Niacin kann der Körper unter günstigen Bedingungen aber selbst bilden.
- Für den Menschen ist kein Zucker essentiell, auch Galactose nicht, und Cholesterol synthetisiert die Leber selbst.
- Nicht essentielle Aminosäuren entstehen durch Transaminierung passender Ketosäuren, etwa L-Asparaginsäure aus Oxalacetat; L-Tyrosin entsteht aus L-Phenylalanin.
- Die Gerüste der verzweigtkettigen Aminosäuren Valin, Leucin und Isoleucin kann der Mensch nicht synthetisieren.
- Die knappste essentielle Aminosäure limitiert den Proteinaufbau, in Getreide meist Lysin.
Worum es geht
Der Körper kann viele Bausteine selbst herstellen, einige aber nicht. Diese muss die Nahrung liefern. Das Prinzip erklärt Mangelzustände und die Wertigkeit von Nahrungsprotein, und es begegnet dir in der Apotheke bei Diäten wie der Phenylketonurie-Diät.
Begriff essentieller Nährstoff
Ob ein Stoff essentiell ist, entscheidet allein die eigene Biosynthese des Organismus. Wichtig ist er für den Körper fast immer. Entscheidend ist, ob der Körper ihn selbst herstellen kann.
Ein essentieller Nährstoff ist ein Stoff, den der Organismus braucht, aber nicht oder nicht in ausreichender Menge selbst synthetisieren kann. Er muss deshalb mit der Nahrung zugeführt werden.
Vitamine sind das typische Beispiel. Einige kann der Körper unter günstigen Bedingungen aber selbst bilden. Vitamin D entsteht in der Haut unter UV-Licht aus 7-Dehydrocholesterol, Niacin teilweise aus Tryptophan. Reicht die Eigenproduktion nicht, wird die Zufuhr nötig. Details stehen bei den Vitaminen.
Anders sieht es bei Zuckern aus. Für den Menschen ist kein Zucker essentiell. Glucose entsteht über die Gluconeogenese, und Galactose bildet der Körper durch Epimerisierung aus Glucose. Auch Cholesterol ist nicht essentiell, denn die Leber synthetisiert es aus Acetyl-CoA.
Essentielle Aminosäuren
Bei den proteinogenen Aminosäuren entscheidet das Kohlenstoffgerüst. Hat der Körper die passende α-Ketosäure aus seinem Stoffwechsel, überträgt er eine Aminogruppe darauf. Diese Transaminierung liefert die zugehörige L-Aminosäure. Solche Aminosäuren sind nicht essentiell.
| Aminosäure | Herkunft im Menschen |
|---|---|
| L-Alanin | Transaminierung von Pyruvat |
| L-Asparaginsäure | Transaminierung von Oxalacetat |
| L-Glutaminsäure | Transaminierung von α-Ketoglutarat |
| L-Serin | aus 3-Phosphoglycerat der Glykolyse |
| L-Tyrosin | Hydroxylierung von L-Phenylalanin |
Tyrosin ist ein Sonderfall. Gesunde Erwachsene bilden es normalerweise durch die Phenylalanin-Hydroxylase aus L-Phenylalanin. Fehlt dieses Enzym wie bei der Phenylketonurie, wird Tyrosin essentiell.
Fehlt dagegen das Gerüst, hilft keine Transaminierung. Der Mensch kann die verzweigten Kohlenstoffgerüste von L-Valin, L-Leucin und L-Isoleucin nicht aufbauen. Diese verzweigtkettigen Aminosäuren sind daher essentiell.
Insgesamt gelten für Erwachsene acht Aminosäuren als essentiell. Histidin wird heute häufig als neunte dazugezählt.
Phänomenale Isolde trübt mitunter Leutnant Valentins lüsterne Thräume: Phenylalanin, Isoleucin, Tryptophan, Methionin, Leucin, Valin, Lysin, Threonin.
Die Zuordnung wird im Examen gerne gefragt. Achte darauf, dass Alanin, Glutaminsäure, Serin, Asparaginsäure und Tyrosin nicht essentiell sind, während Isoleucin, Lysin, Threonin, Valin und Leucin zugeführt werden müssen.
Essentielle Aminosäuren limitieren den Proteinaufbau. Ein Protein entsteht nur, wenn alle Bausteine gleichzeitig vorliegen. Man kann sich das wie ein Fass mit unterschiedlich langen Dauben vorstellen: Die kürzeste bestimmt den Füllstand. In Getreideprotein ist das meist das proteinogene L-Lysin.
Alle Aminosäuren in Nahrungsprotein und körpereigenem Protein sind L-konfiguriert. Essentielle Aminosäuren sind daher ebenfalls L-Aminosäuren und nicht D-konfiguriert. Ihre Einordnung nach glucogen und ketogen findest du bei den essentiellen, glucogenen und ketogenen Aminosäuren.
Quiz
Aussage 1
Beim gesunden Erwachsenen ist L-Tyrosin nicht essentiell, weil es durch Hydroxylierung aus L-Phenylalanin entsteht.
Die Phenylalanin-Hydroxylase bildet Tyrosin aus Phenylalanin. Erst bei einem Enzymdefekt wie der Phenylketonurie wird Tyrosin essentiell.
Aussage 2
Galactose muss der Mensch mit der Nahrung aufnehmen, weil er sie nicht selbst herstellen kann.
Galactose ist nicht essentiell. Der Körper bildet sie durch Epimerisierung aus Glucose. Für den Menschen ist kein Zucker essentiell.
Aussage 3
Die Kohlenstoffgerüste von L-Valin, L-Leucin und L-Isoleucin kann der menschliche Stoffwechsel selbst aufbauen.
Der Mensch kann die verzweigten Gerüste dieser Aminosäuren nicht synthetisieren. Deshalb sind die verzweigtkettigen Aminosäuren essentiell.
Aussage 4
Der Mensch gewinnt L-Asparaginsäure, indem er eine Aminogruppe auf Oxalacetat überträgt.
L-Asparaginsäure entsteht durch Transaminierung von Oxalacetat und ist deshalb nicht essentiell.
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