Aminosäuren

Aminosäuren, wichtige Klasse organischer Verbindungen, die die Aminogruppe (8NH₂) und die Carboxylgruppe (8COOH) enthalten. Von den Aminosäuren gehören 20 zu den Bausteinen der Proteine. Bei den a-Aminosäuren sind Amino- und Carboxylgruppe an das gleiche Kohlenstoffatom gebunden. Zu ihnen zählen Alanin, Arginin, Asparagin, Cystein, Glutaminsäure, Glutamin, Glycin, Histidin, Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Prolin, Serin, Threonin, Tryptophan, Tyrosin und Valin. Für diese Säuren gilt die allgemeine Formel

Wie aus der Formel hervorgeht, hängt an dem a-C-Atom eine weitere Gruppe, die meist mit einem R abgekürzt wird. Nur in dieser Gruppe unterscheiden sich die genannten 20 Aminosäuren. Bei der einfachsten Aminosäure Glycin steht das R für ein einziges Wasserstoffatom. Die anderen Aminosäuren haben größere, kompliziertere organische Reste, die u a. Kohlenstoff- und Wasserstoffatome, aber auch zusätzlich noch Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefelatome enthalten können.

Wenn in einer lebenden Zelle ein Protein gebildet wird, reagiert die Carboxylgruppe einer Aminosäure mit der Aminogruppe einer anderen Aminosäure, wobei eine so genannte Peptidbindung entsteht. Die Carboxylgruppe der zweiten Aminosäure reagiert entsprechend mit der Aminogruppe einer dritten Säure usw., bis eine lange Kette vorliegt. Dieses kettenähnliche Molekül kann zwischen 50 und einige hundert Untereinheiten aus je einer Aminosäure enthalten; man spricht hier von einem Polypeptid. Ein Protein kann aus einer einzelnen oder aus mehreren Polypeptidketten bestehen. In einem Organismus werden Proteine nach einer bestimmten Vorschrift gebildet, die in den Nucleinsäuren, also im genetischen Material einer Zelle, enthalten ist. Diese Vorschriften legen fest, in welcher Reihenfolge die jeweiligen Aminosäuren für das entsprechende Protein zu verknüpfen sind. Die R-Gruppen der Aminosäure-Untereinheiten bestimmen die Gestalt des Proteinmoleküls und seine chemischen Eigenschaften. Aus den nur 20 Aminosäuren kann eine außerordentlich große Vielfalt von Proteinen hervorgehen.

In den Zellen werden aus den jeweiligen Aminosäuren auch andere Produkte gebildet, darunter Hormone und Pigmente. Außerdem wirken einige der 20 genannten Aminosäuren als notwendige Vermittler beim Stoffwechsel in den Zellen.

Die meisten Pflanzen und Mikroorganismen können die für ihr Wachstum erforderlichen Aminosäuren aus anorganischen Verbindungen bilden. Dagegen müssen Tiere und auch der Mensch einige dieser Aminosäuren mit der Nahrung aufnehmen; diese nennt man essentielle Aminosäuren. Beim Menschen sind dies Lysin, Tryptophan, Valin, Leucin, Isoleucin, Phenylalanin, Threonin und Methionin. Als semiessentiell gelten Arginin und Histidin, weil sie nur während des Wachstums, insbesondere bei Säuglingen, oder bei Mangelerscheinungen zugeführt werden müssen. Sowohl die essentiellen als auch die semiessentiellen Aminosäuren sind in ausreichenden Mengen in proteinreichen tierischen Nahrungsmitteln vorhanden, aber auch in bestimmten Kombinationen pflanzlicher Proteine.

Außer den Aminosäuren, aus denen Proteine hervorgehen, kommen in der Natur mehr als 150 andere Aminosäuren vor, darunter einige, bei denen Amino- und Carboxylgruppen an verschiedene Kohlenstoffatome gebunden sind. Man findet solche eher ungewöhnlichen Aminosäuren in Pilzen und in höheren Pflanzen.