Threonin
| Strukturformel | |||||||||
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| L-Threonin (links) bzw. D-Threonin (rechts) | |||||||||
| Allgemeines | |||||||||
| Name | Threonin | ||||||||
| Andere Namen |
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| Summenformel | C4H9NO3 | ||||||||
| CAS-Nummer |
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| PubChem | 6288 | ||||||||
| ATC-Code | |||||||||
| DrugBank | NUTR00057 | ||||||||
| Kurzbeschreibung |
farbloser Feststoff mit charakteristischem Geruch [1] | ||||||||
| Eigenschaften | |||||||||
| Molare Masse | 119,12 g·mol−1 | ||||||||
| Aggregatzustand |
fest | ||||||||
| Schmelzpunkt | |||||||||
| pKs-Wert | |||||||||
| Löslichkeit |
schlecht in Wasser (90 g·l−1 bei 20 °C)[4], unlöslich in organischen Lösungsmitteln[5] | ||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||
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| LD50 |
3098 mg·kg−1 (Ratte, intraperitoneal)[6] | ||||||||
| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | |||||||||
Threonin, abgekürzt Thr oder T, ist in seiner natürlichen L-Form eine essentielle proteinogene α-Aminosäure.
Im Threonin findet sich am β-Kohlenstoffatom (= 3-Position) eine Hydroxygruppe und kann als 3-Methyl-Serin oder 3-hydroxyliertem Desmethyl-Valin betrachtet werden. Aufgrund der Hydroxygruppe ist Threonin wesentlich polarer und reaktiver als Valin. L-Threonin zählt zu den für den Menschen essentiellen Aminosäuren. Threonin hat zwei stereogene Zentren an den Kohlenstoffatomen in 2- und 3-Position. Daher gibt es vier Stereoisomere des Threonins.
L-Threonin zählt nach neuem Standard zu den polaren Aminosäuren und kann an seiner Hydroxygruppe phosphoryliert werden, wodurch es bei der Enzymregulation eine Rolle spielen kann.
Threonin wurde von William C. Rose entdeckt.
Vorkommen
Threonin ist Bestandteil tierischen und pflanzlichen Proteins. Der Tagesbedarf für Erwachsene wird mit 16 mg pro kg Körpergewicht angenommen.[7] Die folgenden Beispiele für den Gehalt an Threonin beziehen sich jeweils auf 100 g des Lebensmittels, zusätzlich ist der prozentuale Anteil am Gesamtprotein angegeben.[8]
| Lebensmittel | Gesamtprotein | Threonin | Anteil |
|---|---|---|---|
| Rindfleisch, roh | 21,26 g | 849 mg | 4,0 % |
| Hähnchenbrustfilet, roh | 23,09 g | 975 mg | 4,2 % |
| Lachs, roh | 20,42 g | 860 mg | 4,2 % |
| Hühnerei | 12,58 g | 556 mg | 4,4 % |
| Kuhmilch, 3,7 % Fett | 3,28 g | 148 mg | 4,5 % |
| Walnüsse | 15,23 g | 596 mg | 3,9 % |
| Weizen-Vollkornmehl | 13,70 g | 395 mg | 2,9 % |
| Mais-Vollkornmehl | 6,93 g | 261 mg | 3,8 % |
| Reis, ungeschält | 7,94 g | 291 mg | 3,7 % |
| Erbsen, getrocknet | 24,55 g | 872 mg | 3,6 % |
Alle diese Nahrungsmittel enthalten praktisch ausschließlich chemisch gebundenes L-Threonin als Proteinbestandteil, jedoch kein freies L-Threonin.
Eigenschaften
Die hier angegebenen Daten beziehen sich nur auf L-Threonin und D-Threonin.
- Restname: Threonyl
- Seitenkette: hydrophil
- isoelektrischer Punkt: 5,64[9]
- van-der-Waals-Volumen: 93
- Lipidlöslichkeit: log KOW = −0,7
Stereochemie
Threonin hat zwei stereogene Zentren an den Kohlenstoffatomen in 2- und 3-Position. Daher gibt es vier Stereoisomere des Threonins mit folgenden absoluten Konfigurationen: (2S,3R), (2R,3S), (2S,3S) und (2R,3R). Das in den Proteinen gebunden enthaltene L-Threonin besitzt (2S,3R)-Konfiguration und wird auch (2S,3R)-2-Amino-3-hydroxy-butansäure (Bezeichnung gemäß der IUPAC-Nomenklatur) genannt. Die anderen drei Stereoisomeren [(2R,3S)-Threonin, (2S,3S)-allo-Threonin und (2R,3R)-allo-Threonin] des L-Threonins besitzen nur geringe Bedeutung.
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| L-Threonin (2S,3R) [links] bzw. D-Threonin (2R,3S) [rechts] |
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| L-allo-Threonin (2S,3S) [links] bzw. D-allo-Threonin (2R,3R) [rechts] |
Biosynthese
Da L-Threonin zu den essentiellen Aminosäuren gehört, muss L-Threonin mit der Nahrung durch L-Threonin-haltige Proteine aufgenommen werden. In Pflanzen und Mikroorganismen beginnt die Biosynthese des L-Threonins ausgehend vom L-Aspartat, dessen Ursprünge (Oxalacetat) dem Citratcyclus entstammen. Das L-Aspartat wird über zwei Zwischenstufen, mittels entsprechender Enzyme (Aspartatkinase, Aspartatsemialdehyd-Dehydrogenase, Homoserindehydrogenase) zum L-Homoserin umgesetzt. In einem weiteren Schritt wird der primäre Alkohol vom L-Homoserin von einer Homoserinkinase phosphoryliert. Dieses Phosphohomoserin wird im letzten Schritt von der Homoserinphosphat-Mutaphosphatase (PLP) zum L-Threonin umgesetzt.
Abbau
Für Abbau inklusive Strukturformeln siehe Abschnitt Weblinks
L-Threonin wird entweder zu Acetaldehyd sowie Glycin abgebaut, was von der Threonin-Aldolase[10] katalysiert wird. Die Aminosäure kann aber auch zu Propionyl-CoA umgesetzt werden.
Herstellung
L-Threonin kann nach der Extraktionsmethode mit Hilfe von Ionenaustauschern aus Protein-Hydrolysaten gewonnen werden. Vorwiegend wird L-Threonin heute jedoch durch Fermentation hergestellt.
Verwendung
Als Bestandteil von Aminosäure-Infusionslösungen [Aminoplasmal® (D), Aminosteril®-N-Hepa (D), Primene® (A)] zur parenteralen Ernährung findet L-Threonin, neben anderen Aminosäuren, breite Anwendung in der Humanmedizin. Für Patienten mit gestörter Verdauung wurde eine oral anzuwendende „chemisch definierte Diät“ entwickelt, die L-Threonin enthält. In dieser Diät bilden die Aminosäuren die Stickstoffquelle; alle lebensnotwendigen Nährstoffe liegen in chemisch genau definierter Form vor.[11]
Viele Getreidesorten weisen einen zu geringen Gehalt einer essentiellen Aminosäure auf. Durch diesen Mangel an nur einer Aminosäure sinkt die Verwertbarkeit aller aufgenommenen Aminosäuren auf den durch die in zu geringer Menge enthaltene essentielle Aminosäure („limitierende Aminosäure“)[11] bestimmten Wert. Man steigert den Nährwert des Getreides dann durch den gezielten Zusatz geringer Mengen jener essentieller Aminosäuren, die darin defizitär sind. Mit Ausnahme von Mais enthalten die meisten Getreidearten weniger L-Threonin als von den Nutztieren benötigt wird. Der Zusatz von L-Threonin zu Mischfutter ist in der Futtermittel-Industrie verbreitet und schont so natürliche Ressourcen.
Weblinks
Wikibooks: Biochemie und Pathobiochemie: Threonin-, Glycin- und Serin-Stoffwechsel – Lern- und Lehrmaterialien
Wiktionary: Threonin – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen- Arzneimittel-Kompendium der Schweiz: Threonin-Präparate
Einzelnachweise
- ↑ Datenblatt Threonin bei Carl Roth, abgerufen am 13. März 2010.
- ↑ Datenblatt Threonin bei AlfaAesar, abgerufen am 13. März 2010 (JavaScript erforderlich).
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Carl S. Vestling, Donald T. Warner: The isoelectric points of threonine and some related compounds. In: Journal of Biological Chemistry. 144, Nr. 3, 1942, S. 687–690 (http://www.jbc.org/cgi/reprint/144/3/687.pdf).
- ↑ 4,0 4,1 Datenblatt Threonin bei Merck, abgerufen am 13. März 2010.
- ↑ Thieme Chemistry (Hrsg.): RÖMPP Online - Version 3.1. Georg Thieme Verlag KG, Stuttgart 2008.
- ↑ Datenblatt Threonin bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 13. März 2010.
- ↑ D. H. Baker: "Tolerance for branched-chain amino acids in experimental animals and humans", in: J. Nutr., 2005, 135 (6), S. 1585S–1590S; PMID 15930474.
- ↑ Nährstoffdatenbank des US-Landwirtschaftsministeriums, 21. Auflage.
- ↑ Bernd Hoppe und Jürgen Martens: Aminosäuren – Herstellung und Gewinnung, in: Chemie in unserer Zeit, 1984, 18, S. 73–86; doi:10.1002/ciuz.19840180302.
- ↑ EC 4.1.2.5 (Threonin-Aldolase).
- ↑ 11,0 11,1 Yoshiharu Izumi, Ichiro Chibata, Tamio Itoh: Herstellung und Verwendung von Aminosäuren, in: Angewandte Chemie (Zeitschrift), 1978, 90 (3), S. 187–194; doi:10.1002/ange.19780900307.
Alanin | Arginin | Asparagin | Asparaginsäure | Cystein | Glutamin | Glutaminsäure | Glycin | Histidin | Hydroxylysin | Isoleucin | Leucin | Lysin | Methionin | Phenylalanin | Prolin | Pyrrolysin | Selenocystein | Selenomethionin | Serin | Threonin | Tryptophan | Tyrosin | Valin