Kurz gesagt: Beim Abbau einer Aminosäure werden Stickstoff und Kohlenstoffgerüst getrennt verarbeitet. Transaminasen übertragen die Aminogruppe mit Pyridoxalphosphat meist auf Alpha-Ketoglutarat, es entsteht Glutamat als Sammelpunkt. Die Glutamatdehydrogenase setzt Ammoniak frei, der in der Leber in den Harnstoffzyklus geht. Das Kohlenstoffgerüst wird je nach Aminosäure zu Pyruvat, Citratzyklus-Zwischenprodukten (glucogen) oder zu Acetyl-CoA und Acetoacetat (ketogen).
Zwanzig Aminosäuren mit jeweils eigenem Abbauweg wirken wie ein Auswendiglernalbtraum. Für das Physikum musst du aber vor allem das Prinzip verstehen und einige Schlüsselbeispiele kennen. Die Fallfrage im Lernheft bringt es auf den Punkt: Warum werden Aminosäuren nicht einfach als Ganzes verbrannt? Weil der Stickstoff gesondert verarbeitet und sicher ausgeschieden werden muss.
Am Anfang steht fast immer eine Transaminierung. Eine Aminotransferase überträgt die Aminogruppe auf Alpha-Ketoglutarat, aus der Aminosäure wird eine Alpha-Ketosäure, aus Alpha-Ketoglutarat wird Glutamat. Cofaktor ist Pyridoxalphosphat aus Vitamin B6. In der Leber setzt die Glutamatdehydrogenase aus Glutamat Ammoniak frei und regeneriert Alpha-Ketoglutarat. Im Muskel und anderen Geweben wird Stickstoff als Glutamin oder Alanin zur Leber transportiert.
| Gruppe | Aminosäuren | Abbauprodukt |
|---|---|---|
| Rein ketogen | Leucin, Lysin | Acetyl-CoA, Acetoacetat |
| Glucogen und ketogen | Isoleucin, Phenylalanin, Tyrosin, Tryptophan, Threonin | Teils Citratzyklus-Zwischenprodukte, teils Acetyl-CoA |
| Rein glucogen | Alle übrigen, z. B. Alanin, Glutamat, Aspartat, Serin | Pyruvat, Alpha-Ketoglutarat, Succinyl-CoA, Fumarat, Oxalacetat |
Die Unterscheidung folgt derselben Logik wie bei den Fettsäuren: Was als Acetyl-CoA oder Acetoacetat endet, kann netto keine Glucose liefern. Was als Pyruvat oder Citratzyklus-Zwischenprodukt endet, kann über Oxalacetat in die Gluconeogenese gehen.
Lernheft 12
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Lernheft ansehenAmmoniak ist potenziell toxisch, vor allem für das Gehirn. Die Leber wandelt ihn im Harnstoffzyklus in Harnstoff um, eine ungiftige und gut wasserlösliche Transportform, die über die Niere ausgeschieden wird. Der Zyklus verbindet mitochondriale und zytosolische Schritte und braucht Energie. Bei schweren Leberfunktionsstörungen oder angeborenen Enzymdefekten kann Ammoniak ansteigen und zentrale Stoffwechsel- und Hirnfunktionen erheblich stören. Eine Ursache braucht dann gezielte Diagnostik.
Kohlenstoff- und Stickstoffbilanz getrennt verfolgen
Beim Alanin-Zyklus wird Alanin oft nur als Glucosevorläufer gelernt. Es trägt aber zugleich Aminostickstoff vom Muskel zur Leber. In Prüfungsfragen ist meist genau diese Doppelrolle gefragt.
Die Transaminasen ALT (GPT) und AST (GOT) sind wichtige Leberwerte, weil sie bei Zellschaden ins Blut gelangen. Die Phenylketonurie ist ein Defekt der Phenylalaninhydroxylase, Phenylalanin wird nicht zu Tyrosin umgesetzt und muss diätetisch begrenzt werden. Beim Vitamin-B6-Mangel sind alle Transaminierungen betroffen. Die Ahornsirupkrankheit betrifft den Abbau der verzweigtkettigen Aminosäuren Leucin, Isoleucin und Valin. Die Behandlung dieser Erkrankungen erfolgt in spezialisierten Zentren nach Leitlinien.
Die Übertragung einer Aminogruppe von einer Aminosäure auf eine Alpha-Ketosäure, meist Alpha-Ketoglutarat. Cofaktor ist Pyridoxalphosphat.
Leucin und Lysin. Sie werden zu Acetyl-CoA und Acetoacetat abgebaut.
Vor allem in der Leber im Harnstoffzyklus. Harnstoff wird dann über die Niere ausgeschieden.
Glutamat sammelt Aminogruppen aus Transaminierungen. In der Leber setzt die Glutamatdehydrogenase daraus Ammoniak frei.
Vor allem als Alanin und Glutamin. Alanin liefert in der Leber zusätzlich Pyruvat für die Gluconeogenese.
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