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Biochemie und Stoffwechsel

Die kleinsten Bausteine der Proteine sind die Aminosäuren. Im menschlichen Organismus kommen insgesamt 20 verschiedene Aminosäuren vor. Damit die Aminosäuren aus dem Nahrungseiweiß aufgenommen werden können muß das Eiweiß zunächst durch Fermente aufgeschlossen werden. Die Proteinverdauung beginnt im sauren Milieu des Magens. Im Magen spaltet Pepsin die Nahrungsproteine in länger Bruchstücke (Polypeptide und Oligopeptide). Im Dünndarm wird die Verdauung durch die alkalischen Enzyme der Bauchspeicheldrüse (Pancreas) vervollständigt, indem die im Magen entstandenen Poly- und Oligosaccharide durch die Enzyme Trypsin und Chymotrypsin weiter aufgespaltet und schließlich die aufgeschlüsselten Nährstoffe in Form von freien Aminosäuren, Di- und Tripeptiden resorbiert werden.
12 Aminosäuren können vom Organismus in ausreichenden Mengen selbst produziert werden und werden daher als nicht-essentiell bezeichnet. 9 Aminosäuren kann der Mensch nicht selbst synthetisieren – sie werden daher in Analogie zu den Fettsäuren als essentiell bezeichnet.
 Funktionell unterscheidet man darüber hinaus die glucoplastischen AS, die in Glucose umgewandelt werden können, von den ketoplastischen AS, die in Ketonkörper umwandelbar sind. Das Blut transportiert die AS zwischen den einzelnen Organen. Dabei wird der unregelmäßige, "stoßartige" AS-Zustrom nach der Nahrungsaufnahme durch Regulationsmechanismen ausgeglichen, sodass immer ein gleichmäßiger Blutspiegel an AS
resultiert. Das Zentrum für diese Regulation ist die Leber, die Schwankungen der AS-Konzentration im Blut mittels Abbau und Umbau von AS sowie durch Proteinsynthese ausgleicht.

Die aufgenommenen Aminosäuren (AS) werden dem plasmatischen Aminosäurepool zugeführt und zum Teil für den Neuaufbau körpereigener Proteine verwendet (anaboler Stoffwechsel). Ein weiterer Teil der AS im AS-Pool unterliegt dem katabolen Stoffwechsel. Nach Trans- und Desaminierung (siehe Abbildung) werden die Aminosäuren Alanin und Glycin entweder über Pyruvat und Acetyl-CoA (Alanin,Glycin) oder direkt (Glycin) in den Krebszyklus zur Energiegewinnung eingeschleust und oxidiert. Der bei der Desaminierung entstehende Stickstoff wird in der Leber als Harnstoff fixiert und über die Niere ausgeschieden. Darüber hinaus werden AS nach erfolgter Umwandlung als Glykogen oder Fett gespeichert.
Einige AS werden für die Synthese verschiedener stickstoffhaltiger Verbindungen herangezogen, wie Kreatin und Purinbasen. Deren typischen stickstoffhaltigen Ausscheidungsprodukte sind Kreatinin und Harnsäure.

Unter Proteinumsatz versteht man sowohl die Synthese als auch den Abbau von Proteinen. Normalerweise besteht ein Fließgleichgewicht und die Syntheserate hält sich mit der Abbaurate die Waage. Wenn wir von einem ca. 70 kg schwerer Mensch in den westlichen Industriestaaten ausgehen, so führt dieser eine Proteinmenge von ca. 100 Gramm Protein pro Tag zu. Dazu kommen noch ca. 70 Gramm Eiweiß, die vom Darm sezerniert werden. Von diesen 170 Gramm Protein werden ca. 160 Gramm resorbiert, der Rest wird mit dem Stuhl ausgeschieden und ist Zeichen einer positiven Stickstoffbilanz. Der durchschnittliche Umsatz (turnover) an Körperprotein beträgt 300 - 400 Gramm pro Tag. Die Differenz zwischen Proteinzufuhr und -umsatz beweist die Wiederverwertung der im Proteinstoffwechsel freigewordenen Aminosäuren. Der hohe Proteinumsatz wird vor allem von der täglichen Erneuerung der Zellen der Darmschleimhaut, dem Muskelstoffwechsel, dem Ab- und Aufbau von Plasmaproteinen sowie auch von der Bildung von Hämoglobin und der weißen Blutkörperchen bestimmt.