Methionin

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Strukturformel
L-Methionin D-Methionin
Allgemeines
Name	Methionin
Andere Namen	(S)-(−)-Methionin L-Methionin (R)-(+)-Methionin D-Methionin (±)-Methionin DL-Methionin (RS)-Methionin 2-Amino-4-methylmercapto buttersäure α-Amino-γ-methylmercapto buttersäure IUPAC: 2-Amino-4-(methylsulfanyl)butansäure (ohne Stereochemie) Acimetion Abkürzungen: Met (Dreibuchstabencode) M (Einbuchstabencode)
Summenformel	C5H11NO2S
CAS-Nummer	63-68-3 (L-Enantiomer) 348-67-4 (D-Enantiomer) 59-51-8 {DL-Methionin [Synonym: (±)-Methionin)]}
PubChem	6137
ATC-Code	V03AB26 V06DE00
DrugBank	DB00134
Kurzbeschreibung	farblose Kristalle [1]
Eigenschaften
Molare Masse	149,21 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,34 g·cm−3[1]
Schmelzpunkt	280–281 °C (Zersetzung) [1]
pKs-Wert	pKCOOH: 2,17 (25 °C) pKNH2: 9,27 (25 °C) [2] pI: 5,74 [3]
Löslichkeit	mäßig in Wasser: 48 g·l−1 (20 °C)[4]
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung [4] keine Gefahrensymbole R- und S-Sätze R: keine R-Sätze S: keine S-Sätze Bitte beachten Sie die eingeschränkte Gültigkeit der Gefahrstoffkennzeichnung bei Arzneimitteln
LD50	36 g·kg−1 (Ratte, peroral) [5]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Methionin (Abk. Met oder M) ist in seiner natürlichen L-Form eine essentielle proteinogene, schwefelhaltige α-Aminosäure.

Inhaltsverzeichnis 1 Eigenschaften 2 Vorkommen 3 Biochemie 4 Chemische Synthese 5 Medizinische Anwendung 6 Anwendung in der Tierernährung 7 Anwendung in der Chemie 8 Einzelnachweise 9 Weblinks

[Bearbeiten] Eigenschaften

Neben Cystein ist Methionin die einzige schwefelhaltige proteinogene Aminosäure. Durch die Thioethergruppe ist es weniger reaktiv als Cystein, dessen Schwefelatom Teil einer Thiolgruppe (Mercaptogruppe) ist. Methionin liegt überwiegend als inneres Salz bzw. Zwitterion vor, dessen Bildung dadurch zu erklären ist, dass das Proton der Carboxylgruppe an das einsame Elektronenpaar des Stickstoffatoms der Aminogruppe wandert:

Im elektrischen Feld wandert das Zwitterion nicht, da es als Ganzes ungeladen ist. Genaugenommen ist dies am isoelektrischen Punkt (IEP) der Fall, der bei Methionin bei pH 5.74 liegt. Bei diesem pH hat das Methionin auch seine geringste Löslichkeit in Wasser.

Methionin ist im Stoffwechsel ein Lieferant von Methylgruppen (–CH₃) z. B. für die Biosynthese von Cholin, Kreatin, Adrenalin, Carnitin, Nukleinsäuren, Histidin, Taurin und Glutathion. Die stoffwechselaktive Form von Methionin ist S-Adenosylmethionin.

• van-der-Waals-Volumen: 124
• Hydrophobizitätsgrad: 1,9

[Bearbeiten] Vorkommen

Methionin ist in vielen Lebensmitteln enthalten. Man findet es vor allem in Fisch (Lachs, Garnelen), Fleisch und Gemüse (Brokkoli, grüne Erbsen, Rosenkohl, Spinat), Ei, Vollkornbrot und Reis.

[Bearbeiten] Biochemie

Methionin kann vom Menschen und vielen Tieren nicht synthetisiert werden, sondern muss mit der Nahrung aufgenommen werden. Im Rahmen der Translation wird aufgrund des einheitlichen Startcodons AUG die Proteinbiosynthese immer mit Methionin gestartet, das somit die erste Aminosäure am N-Terminus in jedem entstehenden Protein aller lebenden Zellen ist. Später wird das erste Methionin aber häufig abgetrennt oder modifiziert, z. B. durch Acetylierung oder Formylierung (vorwiegend bei Bakterien) der Aminogruppe.

Nicht für die Proteinbiosynthese benötigtes Methionin kann durch Verknüpfung mit ATP zu S-Adenosylmethionin umgesetzt werden, einem wichtigen Methylgruppen-Donor in den meisten Organismen. Nach Abgabe der Methylgruppe entsteht S-Adenosylhomocystein, das, nachdem der Adenosyl-Rest hydrolytisch abgespalten wurde, durch die Enzyme Cystathionin-Synthetase und Cysthationase mit Serin zu Homoserin und Cystein umgesetzt werden kann.

Zusätzlich besteht die Möglichkeit, Methionin aus Homocystein wieder zurückzugewinnen. Hierbei wird zunächst die obige Reaktionsfolge umgekehrt durchlaufen und dann in einem Vitamin B₁₂-abhängigen Schritt eine Methylgruppe (z. B. von Tetrahydrofolsäure oder Betain) auf das S-Adenosylhomocystein übertragen, was dadurch wieder zu S-Adenosylmethionin umgesetzt wird, aus dem wiederum Methionin freigesetzt werden kann.

Methionin kann auch in mehreren Schritten zu Propionyl-CoA abgebaut werden.

[Bearbeiten] Chemische Synthese

Die industrielle Synthese von racemischem Methionin (Gemisch aus je 50 % L-Methionin und D-Methionin) geht von petrochemischen Rohstoffen aus, insbesondere Propen, Schwefel, Methan und Ammoniak. Nach gängigen Verfahren werden so die Zwischenprodukte Acrolein, Methylmercaptan und Blausäure dargestellt. Die Addition von Methylmercaptan an die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung des Acroleins liefert dann das Zwischenprodukt 3-Methylmercaptopropionaldehyd. Anschließend wird dieser Aldehyd mit Ammoniak, Kohlendioxid und Blausäure in ein Hydantoin umgewandelt dessen basische Hydrolyse zu einen Alkalisalz des Methionins führt. Durch Neutralisation mit einer Säure (Kohlendioxid oder Schwefelsäure) erhält man racemisches Methionin. Zur Racematspaltung wird racemisches Methionin am Stickstoffatom acetyliert. Das racemische N-Acetyl-methionin wird mit dem enantioselektiven Enzym L-Acylase behandelt, dabei wird das natürliche L-Methionin gebildet, während die D-Form des N-Acetyl-methionins unverändert bleibt. Anschließend wird L-Methionin abgetrennt. Das D-N-Acetyl-methionin wird mit Essigsäureanhydrid racemisiert und recycliert.

[Bearbeiten] Medizinische Anwendung

Überschüssiges Methionin wird vom Körper abgebaut. Dabei wird der Schwefel zu Schwefelsäure oxidiert, wodurch der Urin saurer wird. Dieser Mechanismus des sauren Urins kann bei einigen Erkrankungen die Heilung unterstützen. Die in Deutschland erhältlichen Medikamente sind vom BfArM für folgende Anwendungen zugelassen:

• Optimierung der Wirkung von Antibiotika mit Wirkungsoptimum im sauren Urin (pH 4–6): z. B. Ampicillin, Carbenicillin, Nalidixinsäure, Nitrofurane
• Vermeidung der Neubildung von Nierensteinen (bei Phosphatsteinen wie Struvit, Karbonatapatit, Brushit)
• Hemmung des Bakterienwachstums (z. B. bei Blasenentzündung oder Hashimoto Thyreoiditis)

[Bearbeiten] Anwendung in der Tierernährung

DL-Methionin (also das Racemat) wird zur Supplementierung (Ergänzung) von Futtermitteln eingesetzt. Dabei wird der Nährwert von Futtermitteln für Hühner durch geringe Zusätze von DL-Methionin gesteigert. Dies ist dann von besonderem wirtschaftlichem Nutzen, wenn die natürlichen Futtermittel-Bestandteile einen mangelhaften Gehalt an schwefelhaltigen Aminosäuren (Cystein/Cystin und Methionin) besitzen.Die mit weitem Abstand größten Mengen des synthetisch gewonnenen Methionins werden für diesen Zweck eingesetzt.

[Bearbeiten] Anwendung in der Chemie

Durch Erhitzen von Methionin mit wässriger Iodwasserstoffsäure wird die Methylgruppe des Methionins abgespalten. Beim Eindampfen entsteht unter Wasserabspaltung als Cyclisierungsprodukt das Hydroiodid von Homocystein-Thiolacton.^[6]

[Bearbeiten] Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c} Hermann Römpp, Jürgen Falbe und Manfred Regitz: Römpp Lexikon Chemie. 9. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1992.
2. ↑ Hans Beyer und Wolfgang Walter: Lehrbuch der Organischen Chemie, Hirzel Verlag, Stuttgart, 1991, ISBN 3-7776-0485-2, dort Seite 823.
3. ↑ Bernd Hoppe und Jürgen Martens (1984): Aminosäuren – Herstellung und Gewinnung. In: Chemie in unserer Zeit. Bd. 18, S. 73–86. doi:10.1002/ciuz.19840180302
4. ↑ ^{a b} Sicherheitsdatenblatt des Herstellers Merck
5. ↑ Methionin bei ChemIDplus
6. ↑ H. S. Baernstein (1934). In: Journal of Biological Chemistry. Bd. 106, S. 451.

[Bearbeiten] Weblinks

• Abbildung und chemische Daten