Heterotrophe und autotrophe Organismen
nebeneinander in einem Riffaquarium.
Erstere wie diese Acropora millepora
können nur überleben, wenn sie
bestimmte organische Nährstoffe
mit der Nahrung aufnehmen. Die Algen
als autotrophe Organismen können
mithilfe des Sonnenlichts und anorganischer
Nährstoffe alle Substanzen produzieren,
die sie zum Wachstum benötigen.
Foto: D. Brockmann

Text: Stefan Tripke und Dr. Dieter Brockmann

Aminosäuren gehören zu den Grundbausteinen unseres Lebens. Zwanzig dieser Bausteine bilden in unterschiedlichen Kombinationen die Grundlage aller Proteine, und jeder Organismus – ob Fisch, Koralle oder Pflanze – benötigt sie in ausreichenden Mengen, um leben und sich vermehren zu können.

Die erste Aminosäure wurde bereits 1805 in Frankreich von Louis-Nicolas Vauquelin und Pierre Jean Robiquet entdeckt. Ihnen gelang die Isolierung aus dem Saft von Spargel (Asparagus officinalis), und sie nannten die Aminosäure entsprechend Asparagin. Als letzte Aminosäure, die am Aufbau von Proteinen beteiligt ist, wurde von William Rose 1931 das Threonin beschrieben, das im Verlauf dieses Beitrags noch eine wichtige Rolle spielen wird.

Aminosäuren als Bausteine des Lebens
Proteine werden von Aminosäuren aufgebaut und dienen z. B. als Strukturelemente, sind als Enzyme an zahlreichen lebenserhaltenden Prozessen und der Vermehrung beteiligt oder können bei Bedarf defekte Zellen durch ein komplexes Programm abtöten. Zudem werden Aminosäuren vor allem in der Leber, aber auch im Muskel und der Niere zur Energiegewinnung herangezogen. Diese 20 proteinogenen Aminosäuren werden durch zahlreiche weitere Aminosäuren ergänzt, die zwar biologische Funktionen haben können, aber nicht in Proteine eingebaut werden.

Essenzielle Aminosäuren
In der Biologie unterscheidet man zwischen essenziellen und nicht essenziellen Aminosäuren. Letztere können vom Organismus aus Grundbausteinen selbst produziert oder aus anderen Bausteinen entsprechend umgewandelt werden. Zehn der proteinogenen Aminosäuren fallen in diese Kategorie (siehe Kasten). Acht davon werden als „streng essenziell“ kategorisiert, sie müssen also täglich mit der Nahrung aufgenommen werden. Zwei weitere Aminosäuren stellen zudem einen Sonderfall dar. Hierbei handelt es sich um Arginin und Histidin, die für Säuglinge und während Genesungsphasen nach Verletzungen essenziell sind.

Heterotrophe Organismen also der Mensch, Tiere, Pilze, die meisten Bakterien und Korallenpolypen – benötigen essenzielle Aminosäuren als Bestandteil ihrer Nahrung, um überleben zu können. Aus welcher Quelle sie stammen, ist unwichtig, Fleisch und Pflanzen sind hier gleichermaßen geeignet.

Pflanzen als autotrophe Organismen sind dagegen, wie erwähnt, dazu in der Lage, alle benötigten Aminosäuren selbstständig zu synthetisieren.

Dies bedeutet für das Korallenriff-Aquarium, dass Fische und Korallenpolypen als heterotrophe Organismen auf die Zufuhr essenzieller Aminosäuren durch die Nahrung angewiesen sind, Zooxanthellen als autotrophe Organismen aber alle benötigten Aminosäuren eigenständig produzieren können.

Essenzielle Aminosäuren bei Korallen
Aus dem vorausgegangenen Absatz geht hervor, dass alle Tiere auf essenzielle Aminosäuren, also auf Aminosäuren, die sie nicht selbst herstellen können, angewiesen sind. Dies gilt auch für die zooxanthellaten Korallen. Diese leben zwar mit einzelligen, autotrophen Algen in einer engen Symbiose. Im Gegensatz zu Zucker, Glyzerin und einigen anderen Verbindungen werden aber die essenziellen Aminosäuren von den Zooxanthellen nicht an das Wirtstier, den Korallenpolypen, weitergegeben (Gordon & Leggat 2010).

Den vollständigen Artikel finden Sie in Ausgabe 110