Proteine (Eiweiße) – Aminosäuren und ihre Einteilung

Aminosäuren sind die strukturellen und funktionellen Bausteine der Proteine (Eiweiße). In der Humanernährung sind sie nicht nur als Bestandteile von Körpereiweiß relevant, sondern auch als zentrale Metabolite mit regulatorischen, signalgebenden und stoffwechselsteuernden Funktionen [1, 3]. Für die ernährungsmedizinische Bewertung von Proteinen ist daher nicht allein die zugeführte Gesamtproteinmenge entscheidend, sondern vor allem die qualitative Zusammensetzung der Aminosäuren und deren Verfügbarkeit im Verhältnis zum physiologischen Bedarf [1].

Der menschliche Organismus nutzt insgesamt 20 proteinogene Aminosäuren für die Proteinsynthese. Diese unterscheiden sich hinsichtlich ihrer endogenen Synthesefähigkeit, ihrer metabolischen Vorstufen sowie ihrer funktionellen Bedeutung. Daraus ergibt sich die klassische ernährungsmedizinische Einteilung in essentielle, semi- bzw. bedingt essentielle und nicht-essentielle Aminosäuren [1, 3]. Diese Einteilung ist funktional zu verstehen und stets im Kontext von Lebensphase, Gesundheitszustand und metabolischer Belastung zu interpretieren.

Grundlagen der Einteilung

Die Einteilung der Aminosäuren basiert auf der Frage, ob die endogene Synthesekapazität des Organismus den physiologischen Bedarf decken kann. Ist dies nicht der Fall, müssen Aminosäuren vollständig oder ergänzend über die Nahrung zugeführt werden. Für die Proteinsynthese gilt dabei das Prinzip der limitierenden Aminosäure: Fehlt eine essentielle Aminosäure oder ist sie nur in unzureichender Menge vorhanden, wird die Synthese von Körpereiweiß unabhängig von der Gesamtproteinmenge begrenzt [1].

Essentielle Aminosäuren

Essentielle Aminosäuren können vom menschlichen Organismus nicht oder nicht in ausreichender Menge synthetisiert und müssen vollständig über die Ernährung zugeführt werden. Sie sind unverzichtbar für Wachstum, Gewebereparatur, Enzym- und Hormonsynthese sowie für die Aufrechterhaltung des Stickstoffgleichgewichts [1, 2].

• Isoleucin
• Leucin
• Lysin
• Methionin
• Phenylalanin
• Threonin
• Tryptophan
• Valin

Diese acht Aminosäuren müssen regelmäßig und in ausreichender Menge zugeführt werden. Ein Mangel einer einzelnen essentiellen Aminosäure wirkt als metabolischer Engpass und limitiert die Proteinsynthese unabhängig von der Gesamtzufuhr anderer Aminosäuren [1]. In der Ernährungsmedizin ist deshalb die Sicherstellung eines ausgewogenen Profils essentieller Aminosäuren von zentraler Bedeutung.

Semi- bzw. bedingt essentielle Aminosäuren

Semi- bzw. bedingt essentielle Aminosäuren können unter Normalbedingungen endogen synthetisiert werden. In bestimmten Lebensphasen oder Belastungssituationen reicht diese Synthesekapazität jedoch nicht aus, sodass sie funktionell essentiell werden. Dies betrifft insbesondere Phasen mit erhöhtem anabolem Bedarf oder ausgeprägtem katabolem Stoffwechsel [1, 3].

• Arginin
• Cystein
• Glutamin
• Histidin
• Tyrosin

Die klinische Relevanz dieser Gruppe ergibt sich aus der Abhängigkeit von Vorstufen (z. B. Methionin für Cystein, Phenylalanin für Tyrosin) oder aus einem erhöhten Verbrauch in Stress- und Erkrankungssituationen [2, 3]. Typische Konstellationen sind Wachstum, Schwangerschaft und Stillzeit, höheres Lebensalter, akute und chronische Erkrankungen, größere operative Eingriffe, Traumata sowie hohe sportliche Belastungen.

Histidin nimmt hierbei eine Sonderstellung ein, da es in vielen Systematiken als essentiell oder zumindest als bedingt essentiell eingeordnet wird. Insbesondere bei erhöhtem Gewebeturnover und in vulnerablen Gruppen ist eine ausreichende histidinhaltige Proteinzufuhr sicherzustellen [1, 3].

Nicht-essentielle Aminosäuren

Nicht-essentielle Aminosäuren können vom Organismus selbst synthetisiert und müssen unter physiologischen Bedingungen nicht zwingend über die Nahrung zugeführt werden. Dennoch sind sie funktionell unverzichtbar, da sie struktureller Bestandteil von Proteinen sind und eine zentrale Rolle im Intermediärstoffwechsel spielen [2, 3].

• Alanin
• Asparagin
• Aspartat
• Glutamat
• Glycin
• Prolin
• Serin
• Tyrosin

Diese Aminosäuren fungieren unter anderem als Stickstoffträger, Substrate für Transaminierungsreaktionen sowie als Vorstufen für zahlreiche metabolische Prozesse. Auch bei ausreichender endogener Synthese kann ihre funktionelle Bedeutung im Rahmen des Gesamtstoffwechsels erheblich sein [2].

Physiologische und ernährungsmedizinische Bedeutung

Für die ernährungsmedizinische Praxis ist die Einteilung der Aminosäuren kein rein theoretisches Konstrukt, sondern hat direkte Konsequenzen für die Beurteilung der Proteinqualität und für therapeutische Ernährungskonzepte [1]. Essentielle Aminosäuren bestimmen die maximale Rate der Proteinsynthese, während bedingt essentielle Aminosäuren insbesondere in Belastungssituationen an Bedeutung gewinnen [1, 3].

Die qualitative Zusammensetzung des Nahrungseiweißes entscheidet daher darüber, ob die zugeführte Proteinmenge effektiv in Körpereiweiß umgesetzt werden kann. Dies ist insbesondere relevant bei eingeschränkter Energiezufuhr, im höheren Lebensalter, bei Erkrankungen sowie im Rahmen sportlicher Belastung, bei denen der Netto-Proteinumsatz erhöht ist [1, 2].

Klinisch-praktische Konsequenzen

• Eine ausreichende Gesamtproteinmenge ist notwendig, aber ohne adäquates Profil essentieller Aminosäuren nicht hinreichend [1].
• Die Einordnung als „bedingt essentiell“ ist kontextabhängig und muss an Lebensphase, Gesundheitszustand und metabolische Belastung angepasst werden [3].
• In vulnerablen Gruppen und Belastungssituationen ist die Sicherstellung einer hochwertigen Aminosäurezusammensetzung entscheidend für Erhalt von Muskelmasse, Regeneration und Stoffwechselstabilität [1, 2].

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Literatur 

1. Paoletti A, Courtney-Martin G, Elango R: Determining amino acid requirements in humans. Front Nutr. 2024;11:1400719. https://doi.org/10.3389/fnut.2024.1400719
2. Ling ZN, Jiang YF, Ru JN, Lu JH, Ding B, Wu J et al.: Amino acid metabolism in health and disease. Signal Transduct Target Ther. 2023;8:345. https://doi.org/10.1038/s41392-023-01569-3
3. Petkova D, Stoyanova S, Dinkov G, Bogdanov MG: Beyond protein building blocks: a review of biological roles and classification of amino acids. Int J Mol Sci. 2025;26(23):11264. https://doi.org/10.3390/ijms262311264