Methionin ist der einzige wichtige Thioether des menschlichen Körpers. Durch Reaktionen zwischen Methionin und ATP entsteht das aktive Methyl.

Wir sehen hier das Modell des Methionins mit der Thioether-Gruppierung. Merken Sie sich auch noch das Kurzsymbol. Methionin reagiert mit ATP.

Unter Abspaltung von drei Phosphorsäurerresten bildet sich eine Sulphoniumverbindung mit positivem Schwefel, der 3-bindig ist. Diese Sulphoniumverbindung ist das Adenosylmethionin oder das sogenannte aktive Methyl.

Die Methylgruppe ist lockerer gebunden als im Methionin, da über die CH2-Gruppe des Ribose-Restes aus dem Adenosylrest ein Elektronenzug ausgeübt wird.

Außerdem zieht der elektronegative Schwefel die bindenden Elektronen zur Methylgruppe zu sich hin. Der Effekt wird verstärkt, weil der Schwefel in der Sulphonium-Gruppierung positiv geladen ist.

Es ist also ersichtlich, warum die Methylgruppe und übrigens auch der andere Rest locker gebunden sind. Die Methylgruppe wird als CH3-Plus-Kation auf Atomgruppen mit freien Elektronenpaaren wie etwa Sauerstoff oder Stickstoff übertragen.

Als Akzeptoren fungieren unter anderem Guanidin-Essigsäure, aus der nach Methyladdition Greatin entsteht,

oder Ethanolamin, das nach Addition von drei Methylgruppen Scholin bildet.

Noradrenalin, das am Stickstoff keinen Rest er enthält, worauf die Vorsilbe nor hinweist, wird durch die Methylierung in Adrenalin überführt.

Bei diesen drei Beispielen wurden Aminogruppen, also Stickstoffatome, methyliert. Man nennt das N-Methylierung. Es gibt daneben den Fall der Methylierung von Sauerstoffatomen, also O-Methylierung.

So werden manche Stoffe, die eine phenolische oder enolische OH-Gruppe haben, methyliert und als Methylether ausgeschieden.

Wird Methionin in aktivierter Form dekaboxyliert, dann entsteht ein Propylaminrest.

Er wird in aktivierter Form auf Putreszen übertragen, wobei Spermin gebildet wird. Neben Methionin spielen Zystein und Zystin als schwefelhaltige Aminosäuren eine wesentliche Rolle im Stoffwechsel.

Aus zwei Zysteinmolekülen bildet sich dabei durch einen Oxidationsvorgang Zystin. Mit Sauerstoff entsteht Wasser, wobei ein Elektronentransfer stattfindet.

Im Zystinmolekül findet sich eine Disulfidbrücke. Durch eine solche können zwei Moleküle miteinander verknüpft werden, in denen Zysteinreste vorhanden sind. Wir zeigen das hier am Beispiel eines Ausschnittes aus zwei Proteinmolekülen.

Weitere Einzelheiten hierzu werden in den Spots zur Proteinchemie besprochen. Das Modell deutet die ziemlich große Festigkeit der kovalenten Bindung an, die in der Disulfidbrücke herrscht.

Durch sehr kräftige Oxidation kann die SH-Gruppe auch zur Sulfonsäure umgewandelt werden. Aus Zystein entsteht auf diese Art Zysteinsäure.

Sulfonsäuren sind starke Säuren, weil in der Sulfonsäuregruppierung gehäuft elektrone negative Atome auftreten, die die bindenden Elektronen zum Wasserstoff anziehen, sodass das Proton leicht abdissoziieren kann.

Dieser seltene Fall des Vorkommens einer Sulfonsäure im Stoffwechsel ist in zweierlei Hinsicht wichtig. Einmal kann Zysteinsäure dekapoxylieren, wobei Taurin entsteht.

Taurin ist eine sehr polare Substanz. Sie wird, ähnlich wie Glykoronsäure, zur Kopplung benutzt. Taurin wird zum Beispiel an die hier gezeigte Scholsäure gekoppelt.

Unter Bildung einer Amitbindung entsteht Taurocholsäure, ein kräftig amphiphiles Molekül. Der zweite wichtige Stoffwechselweg der Zysteinsäure verläuft über Zwischenstufen zu einer Reaktion mit ATP.

Es entsteht schließlich drei Strich Phosphoadenosin, fünf Strich Phosphosulfat, kurz PAPS genannt, eine aktivierte Form des Sulfats.

Wir wollen hier die beiden aromatischen Aminosäuren Phenylalanin und Tyrosin vorstellen. Da der Körper das aromatische System praktisch nicht selbst synthetisiert, ist Phenylalanin essentiell.

Aus dem mit der Nahrung aufzunehmenden Phenylalanin entsteht durch Hydroxylierung in Parastellung das Tyrosin.

Aus ihm wird durch weitere Hydroxylierung das Dioxy-Phenylalanin gebildet, kurz Dopa genannt. Dopa wird im Stoffwechsel dekapoxyliert, worauf Dopamin entsteht.

Dopamin wird dann an der CH2-Gruppe oxidiert. Es entsteht Noradrenalin, ein primäres Amin ohne weitere Reste am Stickstoff. Durch Methylierung mithilfe von aktiviertem Methionin entsteht schließlich das Adrenalin als sekundäres Amin.

Beachten Sie auch noch die Konfiguration und die Konformation des Noradrenalins, die sich aus der Newman-Projektionsformel Ihres Biomaterials entnehmen lassen.

Projektionsachse ist die Verbindung zwischen dem C-Atom, das die OH-Gruppe trägt, und dem C-Atom, das die Aminogruppe trägt, die natürlich protonisiert ist.

Bei der Umwandlung und dem Abbau des Phenylalanins können zwei Störungen im Stoffwechsel auftreten, weil bestimmte Enzyme fehlen.

Einmal ist es die Phenylalanin-Hydroxylase, die die Umwandlung von Phenylalanin in Tyrosin katalysiert. Fehlt sie, dann wird Phenylalanin zu Phenylbrenz-Traubensäure desaminiert, die im Harn ausgeschieden wird.

Bei der Phenylketonorie kommt es zum Schwachsinn. Der Defekt tritt bei Neugeborenen mit einer Häufigkeit von etwa 1 zu 10.000 auf und kann durch eine Phenylalanin-freie Diät behoben werden.

Die andere Störung beobachtet man beim Aufbrechen des aromatischen Ringes. Bei regelrechtem Stoffwechsel wird das aus Phenylalanin gebildete Tyrosin über vier Zwischenstufen zur sogenannten Homogentisinsäure umgewandelt.

Sie wird unter Ringöffnung abgebaut. Wir sehen hier diese Reaktion, die durch das Enzym Homogentisinsäureoxidase katalysiert wird.

Dieses Enzym kann bei Störungen fehlen. Es kommt dann zur Anhäufung der Homogentisinsäure, die schließlich im Harn ausgeschieden wird.

Sie wird leicht in ein Chinon überführt, das wie viele Chinone dunkel gefärbt ist. Nach diesem Ausscheidungsprodukt, Alkapton, wurde die Erkrankung benannt.

Zu den aromatischen Aminosäuren muss man auch das Tryptophan, das Indolylalanin rechnen. Tryptophan zählt zusammen mit Phenylalanin, Tyrosin, Leucin, Isoleucin und Alanin zu den unpolaren Aminosäuren.

Als Träger eines aromatischen Rings ist Tryptophan essentiell, da es der menschliche Körper nicht aufbauen kann, sondern mit der Nahrung zu sich nehmen muss. Tryptophan ist Eiweißbestandteil, wie alle anderen bisher besprochenen Aminosäuren.

Der Abbau des Tryptophanes erfolgt nach recht komplizierten Reaktionsfolgen, die wir hier nicht besprechen wollen. Ähnlich wie beim Tyrosin wird aber letztlich das Ringsystem aufgebrochen und die entstandenen kettenförmigen Moleküle werden wie üblich abgebaut.

Großes Interesse hat das Biogene Amin, das nach Hydroxylierung des Tryptophanes in Fünfstellung und Decarboxylierung entsteht. Man nennt die Substanz Serotonin. Wir werden uns mit ihr in einem gesonderten Spot beschäftigen.