Der Körper eines erwachsenen Menschen enthält etwa 6-12 kg Proteine. Von diesen Proteinen werden pro Tag ca. 300g zu Aminosäuren abgebaut, um anschließend für die folgenden Prozesse zur Verfügung zu stehen:

1. Ein Großteil der Aminosäuren dient der Synthese von neuen Proteinen.
2. Ein kleinerer Teil kann für die Synthese anderer Moleküle verwendet werden. So dient der Stickstoff einiger Aminosäuren zur Synthese der Basen der DNA.
3. Aminosäuren können auch dem Energiestoffwechsel zugeführt werden (siehe Glukoneogenese). Durch längeres Fasten oder eine erhöhte Proteinzufuhr über die Nahrung kann der Anteil an abgebauten Aminosäuren steigen.

Um eine Aminosäure dem Energiestoffwechsel zuzuführen oder die Stickstoffgruppe zu gewinnen, muss als erstes eine Umwandlung in eine α-Ketosäure stattfinden. Diese Umwandlung wird durch die Abspaltung der Aminogruppe eingeleitet.

Diese Abspaltung kann auf 2 Weisen stattfinden:

1. Transaminierung: Bei der Transaminierung kommt es zur Übertragung der Aminogruppe einer Aminosäure auf eine α-Ketosäure. Dadurch entsteht aus der α-Ketosäure eine neue Aminosäure und aus der Aminosäure eine α-Ketosäure.
2. Desaminierung: Bei einer Desaminierung wird die Aminogruppe als Ammoniak abgespalten.

Ablauf:

Die Übertragung des Stickstoffs von der Aminosäure auf eine α-Ketosäure wird durch Enzyme, die Aminotransferasen, katalysiert. Alle Aminotransferasen enthalten die aktive Form des Pyridoxins (Vitamin B6). Dieses Pyridoxalphosphat (PALP) dient als Cofaktor und ermöglicht unter Anlagerung von Wasser die Abspaltung der Aminogruppe. Dadurch entsteht aus der Aminosäure eine α-Ketosäure. Die Aminogruppe bleibt an der Transaminase zurück und kann im Anschluss auf eine neue α-Ketosäure übertragen werden.

Funktion:

Im Körper gibt es verschiedene Aminotransferasen, die alle eine individuelle Funktion erfüllen. Die Alanin-Aminotransferase hat z.B. die Funktion, die Aminogruppe von Alanin auf α-Ketoglutarat zu übertragen. Dadurch entsteht die Aminosäure Glutamat, welche in vielen Reaktionen, wie beispielsweise dem Harnstoffzyklus, benötigt wird.

Durch den Vorgang der Transaminierung kann gewährleistet werden, dass eine zu geringe Aufnahme einer Aminosäure durch die Umwandlung einer anderen Aminosäure kompensiert werden kann (dies ist nur bei nicht-essentiellen Aminosäuren möglich).

Ablauf:

Als Desaminierung wird eine Reaktion bezeichnet, bei der die Aminogruppe einer Aminosäure in Form von Ammoniak freigesetzt wird. Dieses freie Ammoniak kann anschließend für Reaktionen wie den Harnstoffzyklus oder der Synthese von Basen (Adenin, Thymin, Guanin oder Uracil) genutzt werden. Es gibt insgesamt drei mögliche Wege eine Aminosäure zu desaminieren:

1. Oxidative Desaminierung
2. Hydrolytische Desaminierung
3. Eliminierende Desaminierung

Funktion:

In vielen Vorgängen wird Ammoniak bzw. Stickstoff zur Synthese bestimmter Produkte benötigt. Damit diese Produkte hergestellt werden können, ist es essentiell, dass genug Aminosäuren vorliegen, von denen Ammoniak abgespalten werden kann. Die jeweils entstandene α-Ketosäure kann anschließend im Citratzyklus oder anderen Stoffwechselwegen weiter abgebaut werden.

Zudem ist es für den gesunden Körper sehr wichtig, dass nicht zu viel Ammoniak vorliegt, da dieser toxisch wirken kann. Der durch Desaminierung entstandene Ammoniak kann über den Urin ausgeschieden werden.

Alle Aminosäuren können als Energielieferanten genutzt werden, jedoch nicht auf dieselbe Art und Weise. Der Großteil der 21 Aminosäuren fungiert als glukogene Aminosäuren. Diese Aminosäuren werden durch Trans- oder Desaminierung zu Pyruvat, α-Ketoglutarat, Succinyl-CoA, Oxalacetat oder Fumarat umgewandelt. Dadurch können sie anschließend in den Citratzyklus eingespeist oder zur Glukoneogenese verwendet werden.

Die Aminosäuren Leucin und Lysin werden als rein ketogene Aminosäuren bezeichnet. Diese können nicht für die Glukoneogenese verwendet werden und werden zu Acetyl-CoA bzw. Ketonkörpern abgebaut.

Die Aminosäuren Phenylalanin, Isoleucin, Tryptophan, Tyrosin und Threonin sind sowohl glukogen als auch ketogen (Merkspruch: „PITTT“).