Quelltext der Seite Phenylalanin

{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel  = [[Datei:L-Phenylalanin - L-Phenylalanine.svg|160px|alt=|Struktur von L-Phenylalanin]]
| Strukturhinweis = Struktur von <small>L</small>-Phenylalanin, dem natürlich vorkommenden [[Enantiomer]]
| Name            = Phenylalanin
| Andere Namen    = 
* 2-Amino-3-phenylpropionsäure
* 2-Amino-3-phenylpropansäure
* {{INCI|Name=Phenylalanine |ID=79702 |Abruf=2020-08-19}}
* Abkürzungen:
** Phe ([[Aminosäuren#Kanonische Aminosäuren|Dreibuchstabencode]])
** F ([[Aminosäuren#Kanonische Aminosäuren|Einbuchstabencode]])
| Summenformel    = C<sub>9</sub>H<sub>11</sub>NO<sub>2</sub>
| CAS             = 
* {{CASRN|63-91-2}}  (<small>L</small>-Enantiomer)
* {{CASRN|673-06-3|Q26841253}} (<small>D</small>-Enantiomer)
* {{CASRN|150-30-1|Q27103475}} (<small>DL</small>-Racemat)
| EG-Nummer       = 200-568-1
| ECHA-ID         = 100.000.517
| PubChem         = 6140
| ChemSpider      = 5910
| DrugBank        = DB00120
| Beschreibung    = farblose Blättchen oder Nadeln<ref name="roempp">{{RömppOnline |ID=RD-16-01650 |Name=L-Phenylalanin |Abruf=2014-05-29}}</ref>
| Molare Masse    = 165,19 g·[[mol]]<sup>−1</sup>
| Aggregat        = fest
| Dichte          = 1,34 g·cm<sup>−3</sup><ref name="Merck">{{Merck |107257 |Abruf=2019-12-21 |Name=DL-Phenylalanin}}</ref>
| Schmelzpunkt    = 
* 283–284 [[Grad Celsius|°C]] (<small>D</small>-Enantiomer, Zersetzung)<ref name="roempp" />
* 266–267 [[Grad Celsius|°C]] ([[Racemat]])<ref name="roempp" />
| Siedepunkt      = 
| Dampfdruck      = 
| pKs             = 
* p''K''<sub>S, COOH</sub> = 1,83<ref name="roempp" />
* p''K''<sub>S, NH<sub>3</sub><sup>+</sup></sub> = 9,13<ref name="roempp" />
| Löslichkeit     = * schlecht in Wasser (27 g·l<sup>−1</sup> bei 20&nbsp;°C)<ref name="Merck" />
* schlecht in [[Methanol]] und [[Ethanol]]<ref name="roempp" />
| Quelle GHS-Kz   = <ref name="GESTIS">{{GESTIS|ZVG=100327 |CAS=63-91-2 |Name=Phenylalanin |Abruf=2022-11-18}}</ref>
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|-}}
| GHS-Signalwort  = 
| H               = {{H-Sätze|-}}
| EUH             = {{EUH-Sätze|-}}
| P               = {{P-Sätze|-}}
| Quelle P        = <ref name="GESTIS" />
| MAK             = 
}}

'''Phenylalanin''', abgekürzt '''Phe''' oder '''F''', ist eine [[Aromaten|aromatische]] [[Ständigkeit|α-]][[Aminosäure]] mit [[hydrophob]]er [[Seitenkette]], die für den Menschen eine [[Essentielle Stoffe|essentielle]] [[proteinogen]]e (am Proteinaufbau beteiligte) Aminosäure ist. Phenylalanin leitet sich strukturell vom [[Alanin]] ab und ist [[amphiphil]].

Der Einbuchstabencode F für Phenylalanin wurde aufgrund der phonetischen Ähnlichkeit zugeordnet.<ref>{{Cite journal |title=IUPAC-IUB Commission on Biochemical Nomenclature A One-Letter Notation for Amino Acid Sequences |journal=Journal of Biological Chemistry |language=en |issue=13 |volume=243 |pages=3557–3559 |date=1968-07-10 |doi=10.1016/S0021-9258(19)34176-6 |url=https://www.jbc.org/article/S0021-9258(19)34176-6/pdf}}</ref>

== Isomere ==
Phenylalanin besitzt ein Stereozentrum, somit existieren zwei [[Chiralität (Chemie)|chirale]] [[Enantiomere]]. Die <small>L</small>-Form [Synonym: (''S'')-Phenylalanin] kommt in der Natur als Proteinbestandteil vor. Die <small>D</small>-Form [Synonym: (''R'')-Phenylalanin] ist für den Stoffwechsel nicht verwertbar und auch nur synthetisch herstellbar.

Wenn im folgenden Text und in der wissenschaftlichen Literatur „Phenylalanin“ ohne weiteren Namenszusatz ([[Präfix]]) aufgeführt wird, ist stets <small>L</small>-Phenylalanin gemeint.

{| class="wikitable" style="text-align:center; font-size:90%;"
|-
|colspan="3" class="hintergrundfarbe6"| '''Enantiomere von Phenylalanin'''
|-
|class="hintergrundfarbe5" style="text-align:left"| Name
| <small>L</small>-(−)-Phenylalanin || <small>D</small>-(+)-Phenylalanin
|-
|class="hintergrundfarbe5" style="text-align:left"| Andere Namen
| (''S'')-Phenylalanin || (''R'')-Phenylalanin
|-
|class="hintergrundfarbe5" style="text-align:left"| [[Strukturformel]]
| [[Datei:L-Phenylalanin - L-Phenylalanine.svg|160px|alt=|Struktur von L-Phenylalanin]] || [[Datei:D-Phenylalanine.svg|170px|alt=|Struktur von D-Phenylalanin]]
|-
|rowspan="2" class="hintergrundfarbe5" style="text-align:left"| [[CAS-Nummer]]
| {{CASRN|63-91-2}} || {{CASRN|673-06-3|Q26841253}}
|-
|colspan="2"| {{CASRN|150-30-1|Q27103475}} (Racemat)
|-
|rowspan="2" class="hintergrundfarbe5" style="text-align:left"| [[EG-Nummer]]
| 200-568-1 || 211-603-5
|-
|colspan="2"| 205-756-7 (Racemat)
|-
|rowspan="2" class="hintergrundfarbe5" style="text-align:left"| [[ECHA]]-Infocard
| {{ECHA|100.000.517}} || {{ECHA|100.010.549}}
|-
|colspan="2"| {{ECHA|100.005.234}} (Racemat)
|-
|rowspan="2" class="hintergrundfarbe5" style="text-align:left"| [[PubChem]]
| {{PubChem|6140}} || {{PubChem|71567}}
|-
|colspan="2"| {{PubChem|994}} (Racemat)
|-
|rowspan="2" class="hintergrundfarbe5" style="text-align:left"| [[DrugBank]]
| {{DrugBank |DB00120 |kurz}} || {{DrugBank |DB02556 |kurz}}
|-
|colspan="2"| − (Racemat)
|-
|rowspan="2" class="hintergrundfarbe5" style="text-align:left"| [[FL-Nummer]]
| 17.018 || -
|-
|colspan="2"| 17.017 (Racemat)
|-
|rowspan="2" class="hintergrundfarbe5" style="text-align:left"| [[Wikidata]]
| [[d:Q170545|Q170545]] || [[d:Q26841253|Q26841253]]
|-
|colspan="2"| [[d:Q27103475|Q27103475]] (Racemat)
|}

== Historische Informationen ==
<small>L</small>-(−)-Phenylalanin konnte zuerst im Jahr 1879 aus [[Hülsenfrüchtler|Leguminosen]] isoliert werden und wurde 1882 erstmals synthetisch dargestellt. Im Jahr 1961 konnten [[Heinrich Matthaei]] und [[Marshall Warren Nirenberg]] mithilfe des [[Poly-U-Experiment]]s als erste [[Codon|genetische Codierungseinheit]] diejenige der Aminosäure Phenylalanin identifizieren; das zugeordnete [[Basentriplett]] ist <span style="font-family:monospace;">UUU</span>.<ref>[http://www.dnalc.org/view/15882-Breaking-the-code.html ''Breaking the code''.] DNA Learning Center des ''Cold Spring Harbor Laboratory'', abgerufen am 25. November 2013.</ref>

== Synthese ==

=== Biosynthese ===
<small>L</small>-(−)-Phenylalanin wird in Pflanzen über den [[Shikimisäureweg]] synthetisiert. Über den [[Zimtsäure]]weg lassen sich die [[Flavonoide]] aus <small>L</small>-(−)-Phenylalanin biosynthetisieren.

Durch 4-[[Hydroxylierung]] entsteht im menschlichen Körper aus <small>L</small>-(−)-Phenylalanin die proteinogene Aminosäure <small>L</small>-[[Tyrosin]] [Synonym: (''S'')-Tyrosin].

=== Industrielle Synthese ===
<small>L</small>-(−)-Phenylalanin wird, wie andere Aminosäuren auch, im industriellen Maßstab und in beträchtlichen Mengen hergestellt. Dies geschieht meist über [[Totalsynthese]], das heißt ohne [[Biotechnologie|biotechnologische]] Hilfsmittel.

== Vorkommen ==
Phenylalanin ist Bestandteil von [[Protein]]en und [[Peptid]]en. Da es sich um eine für den menschlichen Organismus [[essentielle Aminosäure]] handelt, muss sie in ausreichender Menge mit der Nahrung aufgenommen werden. Die folgenden Beispiele für den Gehalt an proteinogen gebundenem Phenylalanin beziehen sich jeweils auf 100&nbsp;g des Lebensmittels, zusätzlich ist der prozentuale Anteil am Gesamtprotein angegeben:<ref>[http://www.ars.usda.gov/ba/bhnrc/ndl Nährstoffdatenbank] des [[Landwirtschaftsministerium der Vereinigten Staaten|US-Landwirtschaftsministeriums]], 22. Ausgabe.</ref>

{| class="wikitable sortable" style="text-align:right"
|-
!class="unsortable"| Lebensmittel je 100 g !! Gesamtprotein !! Phenylalanin !! Anteil
|-
|style="text-align:left"| Erbsen, getrocknet
| 24,55 g
| 1132&nbsp;mg
| 4,6 %
|-
|style="text-align:left"| Hähnchenbrustfilet, roh
| 21,23 g
| {{0}} 857&nbsp;mg
| 4,0 %
|-
|style="text-align:left"| Hühnerei
| 12,57 g
| {{0}} 680&nbsp;mg
| 5,4 %
|-
|style="text-align:left"| Kuhmilch, 3,7 % Fett
| {{0}} 3,28 g
| {{0}} 158&nbsp;mg
| 4,8 %
|-
|style="text-align:left"| Kürbiskerne
| 30,23 g
| 1733&nbsp;mg
| 5,7 %
|-
|style="text-align:left"| Lachs, roh
| 20,42 g
| {{0}} 845&nbsp;mg
| 4,1 %
|-
|style="text-align:left"| Mais-Vollkornmehl
| {{0}} 6,93 g
| {{0}} 340&nbsp;mg
| 4,9 %
|-
|style="text-align:left"| Reis, ungeschält
| {{0}} 7,94 g
| {{0}} 410&nbsp;mg
| 5,2 %
|-
|style="text-align:left"| Schweinefleisch, roh
| 20,95 g
| {{0}} 881&nbsp;mg
| 4,2 %
|-
|style="text-align:left"| Sojabohnen, getrocknet
| 36,49 g
| 2122&nbsp;mg
| 5,8 %
|-
|style="text-align:left"| Walnüsse
| 15,23 g
| {{0}} 711&nbsp;mg
| 4,7 %
|-
|style="text-align:left"| Weizen-Vollkornmehl
| 13,70 g
| {{0}} 646&nbsp;mg
| 4,7 %
|}

Alle diese Nahrungsmittel enthalten praktisch ausschließlich chemisch gebundenes <small>L</small>-Phenylalanin als Proteinbestandteil, jedoch kein freies <small>L</small>-Phenylalanin.

{{Anker|Phenylalaninquelle}}Der auf manchen Lebensmittelverpackungen aufgedruckte Hinweis „enthält eine Phenylalaninquelle“ bezieht sich auf das Vorhandensein des Süßstoffes [[Aspartam]], aus dem während des Verdauungsvorganges Phenylalanin freigesetzt wird.<ref>{{EU-Verordnung|2008|1333|format=PDF}} des Europäischen Parlaments und des Rates vom 16. Dezember 2008 über Lebensmittelzusatzstoffe, Artikel 23, Absatz 3b.</ref>
Bedeutsam ist das für Menschen, die aufgrund der Stoffwechselstörung [[Phenylketonurie]] (PKU) eine phenylalaninarme Diät einhalten müssen.

== Bedarf ==
Phenylalanin ist für den Menschen eine [[essentielle Aminosäure]], wird also nicht vom Körper synthetisiert, sondern muss mit der Nahrung in ausreichender Menge aufgenommen werden. Da Phenylalanin dem Organismus zur Produktion der ebenfalls proteinogenen Aminosäure [[Tyrosin]] dient, ist der Bedarf an Phenylalanin vom Tyrosingehalt der Nahrung abhängig. In normaler proteinhaltiger Nahrung sind beide Aminosäuren in gewissen Anteilen enthalten. Zumindest für gesunde Erwachsene ist es aber möglich, den gesamten Tyrosinbedarf auch über die Synthese aus Phenylalanin zu decken. Je nach Messmethode schwanken die in der Literatur angegebenen Werte für den durchschnittlichen Phenylalaninbedarf von gesunden Erwachsenen bei völliger Abwesenheit von Tyrosin in der Nahrung zwischen 38 und 52&nbsp;mg pro Kilogramm Körpergewicht und Tag. Ist dagegen Tyrosin im Überschuss vorhanden, werden im Durchschnitt nur rund 9&nbsp;mg Phenylalanin pro Kilogramm Körpergewicht und Tag benötigt. Bei einem Verhältnis von Phenylalanin zu Tyrosin von 60:40 erfolgt die Verwertung der beiden Aminosäuren optimal. Mitunter wird darauf basierend ein zusammengefasster Bedarf angegeben. In dieser Weise ist auch die 1985 von der [[Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen|FAO]]/[[Weltgesundheitsorganisation|WHO]]/[[Universität der Vereinten Nationen|UNU]] herausgegebene Empfehlung von 14&nbsp;mg pro Kilogramm Körpergewicht und Tag zu verstehen.<ref>P. B. Pencharz, J. W. Hsu, R. O. Ball: ''Aromatic amino acid requirements in healthy human subjects.'' In: ''J. Nutr.'' 137(6 Suppl 1); June 2007, S. 1576S–1578S, PMID 17513429.</ref>

== Eigenschaften ==
[[Datei:Phenylalanine zwitterion.png|mini|alt=|Zwitterionen von <small>L</small>-Phenylalanin (links) bzw. <small>D</small>-Phenylalanin (rechts)]]

Phenylalanin liegt überwiegend als „inneres Salz“ bzw. [[Zwitterion]] vor, dessen Bildung dadurch zu erklären ist, dass das [[Proton (Chemie)|Proton]] der [[Carboxygruppe]] zum freien 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 (bei einem bestimmten pH-Wert) der Fall, bei dem das Phenylalanin auch seine geringste Löslichkeit in Wasser besitzt. Der isoelektrische Punkt von Phenylalanin liegt bei 5,48.<ref>Hans-Dieter Jakubke, Hans Jeschkeit: ''Aminosäuren, Peptide, Proteine.'' Verlag Chemie, 1982, ISBN 3-527-25892-2, S. 40.</ref>

Freies <small>L</small>-Phenylalanin hat einen bitteren [[Gustatorische Wahrnehmung|Geschmack]], wobei der Erkennungsschwellenwert bei 5 bis 7&nbsp;[[Mol|mmol]]/[[Liter|L]] liegt. Dagegen schmeckt freies <small>D</small>-Phenylalanin süß, der Erkennungsschwellenwert liegt bei 1 bis 3&nbsp;mmol/L.<ref>H.-D. Belitz, W. Grosch, P. Schieberle: ''Lehrbuch der Lebensmittelchemie.'' 5. Auflage. Springer-Verlag, Berlin / Heidelberg / New York 2001, ISBN 3-540-41096-1, S. 33.</ref>

== Industrielle Verwendung ==
Der künstliche [[Süßstoff]] [[Aspartam]] ist ein <small>L</small>-Aspartyl-<small>L</small>-phenylalanylmethylester, also der Methylester eines Dipeptides aus <small>L</small>-[[Asparaginsäure]] und <small>L</small>-Phenylalanin. Der Arzneistoff [[Nateglinid]] wird aus <small>D</small>-Phenylalanin hergestellt.<ref>Axel Kleemann, Jürgen Engel, Bernd Kutscher, Dieter Reichert: ''Pharmaceutical Substances.'' 4. Auflage. 2 Bände erschienen im Thieme-Verlag, Stuttgart 2000, ISBN 1-58890-031-2, S. 1406–1407; seit 2003 online mit halbjährlichen Ergänzungen und Aktualisierungen.</ref> Zur Synthese des Arzneistoffes [[Alacepril]] wird <small>L</small>-Phenylalanin als Edukt eingesetzt.<ref>Axel Kleemann, Jürgen Engel, Bernd Kutscher, Dieter Reichert: ''Pharmaceutical Substances.'' 4. Auflage. 2 Bände erschienen im Thieme-Verlag, Stuttgart 2000, ISBN 1-58890-031-2, S. 46; seit 2003 online mit halbjährlichen Ergänzungen und Aktualisierungen.</ref> In der stereoselektiven Synthese sind (''S'')- oder (''R'')-Phenylalanin und deren Derivate als Edukte und [[Enantioselektivität|enantioselektive]] Katalysatoren von Bedeutung.

== Medizin ==
Für Menschen ist <small>L</small>-Phenylalanin eine [[essentielle Aminosäure]], die im [[Stickstoffstoffwechsel]] eine wichtige Rolle spielt. In der Leber kann <small>L</small>-Phenylalanin – wenn ausreichend vorhanden – zu <small>L</small>-[[Tyrosin]] umgewandelt werden. Dies wird durch die [[Phenylalaninhydroxylase]], einer [[Monooxygenase]], katalysiert. Das Reduktionsmittel hierbei ist [[Sapropterin]].

[[Datei:Phe to Tyr.png|rahmenlos|hochkant=2.5|zentriert|alt=|Hydroxylierung von Phenylalanin zu Tyrosin mittels Tetrahydrobiopterin.]]

Reicht die Menge <small>L</small>-Phenylalanin jedoch nicht aus, muss Tyrosin auch mit der Nahrung aufgenommen werden. Da bei starkem [[Stress]] dieser Mechanismus nicht mehr funktioniert, muss <small>L</small>-[[Tyrosin]] in solchen Fällen verstärkt aufgenommen werden. Die normale tägliche Dosis sollte 14&nbsp;mg/kg Körpergewicht (eines Erwachsenen) betragen. Sie wird grundsätzlich ausreichend durch die Nahrung gedeckt (siehe auch oben). Bei übermäßigem Verzehr kann Phenylalanin [[Abführmittel|abführend]] wirken.

<small>L</small>-Phenylalanin ist beteiligt an der Synthese von [[Adrenalin]], [[Noradrenalin]], [[L-Dopa|<small>L</small>-Dopa]], [[Phenethylamin|PEA]] und [[Melanin]]. Die Aminosäure <small>L</small>-Phenylalanin dient als [[Edukt|Ausgangsstoff]] für viele weitere Stoffe, z.&nbsp;B. für den Botenstoff [[Dopamin]].

[[Racemat|Racemische]] Gemische aus <small>D</small>- und <small>L</small>-Phenylalanin (DLPA) werden als [[Analgetikum|Schmerzmittel]] oder auch bei Depressionen verabreicht. Sie wirken stimmungsaufhellend. Die vermutete schmerzstillende Wirkung von <small>DL</small>-Phenylalanin lässt sich durch die mögliche Blockade des [[Enkephalin]]-Abbaus von <small>D</small>-Phenylalanin durch das Enzym [[Carboxypeptidasen|Carboxypeptidase]] A erklären.<ref>D. W. Christianson, S. Mangani, G. Shoham, W. N. Lipscomb: ''Binding of D-phenylalanine and D-tyrosine to carboxypeptidase A.'' In: ''[[Journal of Biological Chemistry]].'' 264&nbsp;(22), 1989, S.&nbsp;12849–12853. PMID 2568989.</ref> Damit ist dies eines der seltenen Beispiele für metabolische Wirkungen von <small>D</small>-[[Enantiomer]]en.
Eine [[Genetik|genetisch]] bedingte [[Stoffwechselstörung]] ist [[Phenylketonurie]] (PKU), hier wird <small>L</small>-Phenylalanin im Körper nicht vollständig abgebaut. Die Erkrankten vertragen nur einen Bruchteil der üblichen Zufuhr phenylalaninhaltiger [[Nahrungsmittel]]. Das betrifft vor allem natürliches Protein, aber auch synthetisch hergestellte Substanzen, wie z.&nbsp;B. den Süßstoff [[Aspartam]]. An PKU erkrankten Menschen fehlt das Enzym Phenylalaninhydroxylase. Es wandelt beim gesunden Menschen <small>L</small>-Phenylalanin in <small>L</small>-Tyrosin um. Fehlt das Enzym, steigt die Konzentration an <small>L</small>-Phenylalanin im Blut auf ein zu hohes Niveau an. Dies wirkt sich auf Reifung und Funktion des Gehirns ungünstig aus. Daneben können auch entzündliche Prozesse<ref>R. W. Wannemacher, A. S. Klainer, R. E. Dintermann, W. R. Beisel: ''The significance and mechanism of an increased serum phenylalanine–tyrosine ratio during infection.'' In: ''Am J Clin Nutr.'' Band 29, 1976, S. 997 ff.</ref> die Aktivität des Enzyms schwächen und zu moderater [[Hyperphenylalaninämie]] führen.<ref>G. Neurauter, K. Schröcksnadel, S. Scholl-Bürgi, B. Sperner-Unterweger, C. Schubert, M. Ledochowski, D. Fuchs: ''Chronic immune stimulation correlates with reduced phenylalanine turnover.'' In: ''[[Current Drug Metabolism]].'' Band 9, Nr. 7, <!-- oder Band 7, Nr. 9? -->September 2008, S.&nbsp;622–627.</ref>

== Siehe auch ==
* [[Ramipril#Chemie|Homophenylalanin als Strukturmotiv]] in Arzneistoffen, vor allem ACE-Inhibitoren der 2.&nbsp;Generation.

== Literatur ==
* K. Drauz, [[Axel Kleemann|A. Kleemann]], [[Jürgen Martens (Chemiker)|J. Martens]]: ''Induktion von Asymmetrie durch Aminosäuren.'' In: ''[[Angewandte Chemie (Zeitschrift)|Angew. Chem.]]'', 94, 1982, S.&nbsp;590–613.
* J. Martens: ''Asymmetric Syntheses with Amino Acids, Topics in Current Chemistry.'' In: ''[[Fortschritte der Chemischen Forschung]]'', 125, 1984, S.&nbsp;165–246.
* A. Kleemann, J. Martens, M. Samson, W. Bergstein: ''Asymmetric Synthesis of Peptides.'' In: ''[[Synthesis]]'', 1981, S.&nbsp;740–741.

== Weblinks ==
{{Commonscat|L-Phenylalanine|Phenylalanin}}
{{Wikibooks|Biochemie und Pathobiochemie: Phenylalanin-Stoffwechsel|Abbau Phenylalanins}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Aminosäuren}}

{{Gesundheitshinweis}}

[[Kategorie:Phenylethylamin]]
[[Kategorie:Proteinogene Aminosäure]]
[[Kategorie:Arzneistoff]]
[[Kategorie:Alpha-Aminopropansäure]]
[[Kategorie:Aromastoff (EU)]]
[[Kategorie:Futtermittelzusatzstoff (EU)]]