Schlüsselbegriffe

• Katabolismus: Zerstörerischer Stoffwechsel, der in der Regel die Freisetzung von Energie und den Abbau von Stoffen beinhaltet.
• Ketosäure: Jede Carbonsäure, die auch eine Ketongruppe enthält.
• Desaminierung: Die Entfernung einer Aminogruppe aus einer Verbindung.

Stoffwechselwege sollten als porös angesehen werden, d. h., Stoffe treten aus anderen Wegen ein und Zwischenprodukte gehen in andere Wege. Diese Stoffwechselwege sind keine geschlossenen Systeme. Viele der Substrate, Zwischenprodukte und Produkte in einem bestimmten Stoffwechselweg sind Reaktionspartner in anderen Stoffwechselwegen. Proteine sind ein gutes Beispiel für dieses Phänomen. Sie können in ihre einzelnen Aminosäuren zerlegt und in verschiedenen Schritten des Glukoseabbaus verwendet werden.

Proteine werden in den Zellen durch eine Vielzahl von Enzymen hydrolysiert. Die meiste Zeit werden die Aminosäuren in die Synthese neuer Proteine zurückgeführt oder als Vorläufer für die Synthese anderer wichtiger biologischer Moleküle wie Hormone, Nukleotide oder Neurotransmitter verwendet. Wenn jedoch ein Überschuss an Aminosäuren vorhanden ist oder wenn sich der Körper in einem Hungerzustand befindet, werden einige Aminosäuren in die Wege des Glukoseabbaus verlagert.

Vor dem Eintritt der Kohlenstoffkette in diese Stoffwechselwege muss bei jeder Aminosäure die Aminogruppe entfernt werden (Desaminierung). Wenn die Aminogruppe aus einer Aminosäure entfernt wird, wird sie über den Harnstoffzyklus in Ammoniak umgewandelt. Die verbleibenden Atome der Aminosäure ergeben eine Ketosäure: eine Kohlenstoffkette mit einer Keton- und einer Carbonsäuregruppe. Bei Säugetieren synthetisiert die Leber Harnstoff aus zwei Ammoniakmolekülen und einem Kohlendioxidmolekül. Harnstoff ist also das wichtigste Abfallprodukt der Säugetiere, das aus dem Stickstoff der Aminosäuren entsteht und den Körper mit dem Urin verlässt. Die Ketosäure kann dann in den Zitronensäurezyklus gelangen.

Aminosäuren können, wenn sie desaminiert sind, in die Wege des Glukosestoffwechsels als Pyruvat, Acetyl-CoA oder verschiedene Komponenten des Zitronensäurezyklus gelangen. Deaminiertes Asparagin und Aspartat werden beispielsweise in Oxalacetat umgewandelt und gelangen in den Glukosekatabolismus des Zitronensäurezyklus. Deaminierte Aminosäuren können auch in ein anderes Zwischenmolekül umgewandelt werden, bevor sie in die Stoffwechselwege gelangen. Mehrere Aminosäuren können an mehreren Stellen in den Glukosekatabolismus gelangen.