Zu Aod 9604 wird viel diskutiert, selten mit Kontext. Hier stehen zuerst die Grundlagen in geordneter Reihenfolge, danach die praktischen Hinweise.
Geprüft am 2025-09-28. Was noch umstritten ist, wird als umstritten gekennzeichnet.
=== Energiespeicher === Durch Phosphorylierung von Arginin entsteht Argininphosphat, das als Energiereserve bei Lebewesen dient. Es kann seine Phosphatgruppe auf Adenosindiphosphat übertragen, was eine sehr schnelle Rückgewinnung von Adenosintriphosphat (ATP) ermöglicht. Man spricht von einem Phosphagen. Argininphosphat kommt in dieser Funktion vor allem in Wirbellosen vor, in Säugetieren kommt stattdessen Kreatinphosphat zum Einsatz. Zeitweise wurde sogar angenommen, dass Wirbellose immer Argininphosphat und Wirbeltiere immer Kreatinphosphat nutzen. Später hat sich jedoch herausgestellt, dass beide Varianten bei den Wirbellosen vorkommen, bei Stachelhäutern sogar beide zusammen, und dass es noch weitere Phosphagene gibt. Bei Mollusken dient die Umsetzung von Arginin mit Pyruvat außerdem der Rückgewinnung von verbrauchtem NAD+ in der Glycolyse. Die Glycolyse und gleichzeitige Nutzung von Argininphosphat dient der anaeroben Energiegewinnung. Dabei kann ATP für die schnelle Fortbewegung über eine kurze Dauer gewonnen werden. Bei den Wirbeltieren und vielen Wirbellosen funktioniert die Rückgewinnung von NAD+ bei der Glycolyse über die Umsetzung von Pyruvat zu Lactat, während bei Mollusken und einigen anderen Taxa der Wirbellosen zusätzlich oder sogar ausschließlich Pyruvat mit Aminosäuren (Arginin, Alanin, Glycin) zu Opinen umgesetzt wird. Bei vielen Muscheln und Schnecken und insbesondere bei Kopffüßern ist dies die Bildung von Octopin aus Pyruvat und Arginin, unter anderem bei Octopus octopodia, in dem das Octopin erstmals entdeckt wurde.
Quellen: de.wikipedia.org
Auch Kreatin als Energiespeicher benötigt für die Biosynthese Arginin. Arginin und Glycin werden durch die Arginin:Glycin-Amidinotransferase zu Ornithin und Guanidinoessigsäure umgesetzt. Letzteres wird durch die Guanidinoacetat-Methyltransferase mit S-Adenosylmethionin zum Kreatin methyliert. Bei Menschen wird etwa 20–30 % des täglich verfügbaren Arginins in Kreatin umgewandelt. ATP wird in großen Mengen gebraucht, weist aber durch negative Ladungen eine geringe Diffusion auf. Kreatinphosphat kann aus Adenosintriphosphat und Kreatin gebildet werden und andererseits wieder Adenosindiphosphat zu Adenosintriphosphat umsetzen. Deshalb werden Energieäquivalente in vielen Säugetierzellen mittels Kreatinphosphat von den Mitochondrien ins Cytosol überführt.
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=== Bildung von Stickstoffmonoxid === L-Arginin ist beim Menschen und bei vielen anderen Tieren die alleinige Vorstufe von Stickstoffmonoxid (NO), einem der kleinsten Botenstoffe im menschlichen Körper. Durch NO-Synthasen (Stickstoffmonoxid-Synthasen) entstehen aus L-Arginin der Endothelium-derived relaxing Factor (EDRF), der als NO identifiziert wurde. EDRF führt physiologisch zu einer Gefäßerweiterung, indem das NO in die Muskelschicht der Gefäße diffundiert. Es aktiviert dort die lösliche Guanylatcyclase und führt so zur Erschlaffung der glatten Muskulatur und zum Nachlassen des Gefäßtonus. Studien zeigen, dass Arginin über diese Gefäßerweiterung einen erhöhten Blutdruck signifikant senken kann.
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=== Agmatin und Polyamine === Die Decarboxylierung von Arginin durch Arginindecarboxylase ergibt Agmatin, das als Neuromodulator wirkt und einen alternativen Vorläufer für die Synthese von Polyaminen darstellt. Letztere sind bei Säugetieren essentiell für verschiedene posttranslationale Modifikationen, unter anderem an Histonen. Agmatin kann zu N-Carbamoylputrescin und dann zu Putrescin umgewandelt werden. Alternativ entsteht letzteres durch Decarboxylierung von Ornithin. Putrescin kann zunächst zu Spermidin und dann zu Spermin, den anderen Polyaminen, umgesetzt werden. Wie viel Putrescin jeweils aus Agmatin und aus Ornithin entsteht, ist nicht im Detail bekannt. Diverse pflanzliche Alkaloide wie Nicotin und die Tropanalkaloide Cocain, Hyoscyamin und Scopolamin werden in Pflanzen aus Putrescin gebildet. Dieses entsteht meist aus Ornithin, kann aber auch aus Arginin gebildet werden. Auch Homospermidin als Vorläufer der Pyrrolizidinalkaloide (zum Beispiel Senecionin) wird aus Arginin oder Ornithin über Putrescin gebildet. Auch bei Bakterien können sowohl Arginin als auch Ornithin in Putrescin umgewandelt werden. Welcher Weg auftritt, hängt davon ab, ob Arginin in Ornithin umgewandelt oder anderweitig verwertet wird und wie viel Arginin verfügbar ist. Prokaryoten, die über Arginin-Decarboxylase verfügen sind unter anderem Enterobakterien, Mycobakterien sowie Vertreter von Aeromonas und Pseudomonas.
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=== Weitere abgeleitete Verbindungen === Arginin kann von Säugetieren über Glutamat-5-semialdehyd und Pyrrolin-5-carbonsäure zu Prolin umgewandelt werden. Auch bei Bakterien kommt die Umwandlung von Arginin in andere Aminosäuren vor, so können Vertreter der Gattung Bacillus Arginin über Ornithin zu Prolin oder Glutaminsäure umwandeln. Die Solanum-Alkaloide (aus der Pflanzenfamilie Nachtschattengewächse) und Veratrum-Alkaloide (Gattung Veratrum) werden aus Cholesterol biosynthetisiert. Stickstoff wird durch Transaminierung aus Arginin eingeführt. Vargulin ist ein Luciferin, das von Muschelkrebsen aus Arginin, Tryptophan und Isoleucin gebildet wird und der Erzeugung von Biolumineszenz in Form von blauem Licht dient. Bei der Biolumineszenz entsteht durch Reaktion eines Luciferins mit einer Luciferase ein energetisch angeregtes Molekül als Produkt, das Licht freisetzt. Vargulin kommt in den Gattungen Vargula und Cypridina vor, sowie bei einigen Arten von Fischen, die sich von Muschelkrebsen ernähren und die Verbindung über die Nahrung aufnehmen.
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=== Energetische Verwertung === Verschiedene Bakterien können Arginin energetisch verwerten. Dabei wird es zuerst durch Arginin-Deiminase zu Citrullin umgesetzt, dann durch Ornithin-Transcarbamylase zu Ornithin und Carbamoylphosphat. Durch den Abbau des Carbamoylphosphats mittelsCarbamatkinase zu Ammoniumhydrogencarbonat kann ein Molekül ATP aus ADP gewonnen werden. Diverse Prokaryoten nutzen Arginin als ausschließliche Energiequelle. Dazu gehören beispielsweise Vertretern von Mycoplasma, Bacillus, Spirochaeta, Vertreter der zu den Archaeen gehörenden Halobakterien, sowie Streptococcus faecalis und Pseudomonas aeruginosa. Der dabei genutzte Reaktionsweg kommt aber auch Vertretern von Aeromonas und Spiroplasma, anderen Vertretern von Pseudomonas, sowie Clostridien und Cyanobakterien vor. Viele Bakterien, die diesen Reaktionsweg nutzen, scheiden große Mengen Ornithin aus, was darauf hindeutet, dass nur die Guanidinogruppe genutzt wird. Bei einigen Bakterien kann Arginin auch als ausschließliche Stickstoffquelle dienen, zum Beispiel Aeromonas formicans oder Bacillus licheniformis. Ein weiterer Abbauweg für Arginin, der beispielsweise in diversen Arten von Pseudomonas vorkommt, nutzt Arginin-Succinyltransferase. In diesem Reaktionsweg wird das Kohlenstoffatom der Arginin-Guanidinogruppe in Kohlenstoffdioxid umgewandelt und NADH gewonnen.
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=== Stickstoffreserve === Cyanophycin ist ein Polymer mit einer Kette aus Asparaginsäure-Einheiten mit Arginin als Seitenketten. Es wird von Cyanobakterien und anderen Bakterien entweder direkt aus Arginin und Asparaginsäure gebildet oder aus dem entsprechenden Dipeptid, β-Aspartylarginin, und dient als Speicherform für Stickstoff. Bei Pflanzen, insbesondere Bäumen, spielt Arginin ebenfalls eine Rolle zur Speicherung von Stickstoff. Bei erhöhtem Angebot an Stickstoff wird verstärkt Arginin, dass den höchsten Stickstoffanteil der Aminosäuren hat, gebildet und als freie Aminosäure oder in Proteinen gespeichert. Bäume weisen außerdem Transportproteine zur Aufnahme von Arginin aus dem Boden auf, bei Nadelbäumen ist es eine bevorzugte Stickstoffquelle. Bei verschiedenen Untersuchungen wurde im Vergleich zu anderen Aminosäuren viel freies Arginin im Xylem von Bäumen gefunden, beispielsweise bei Zitrusfrüchten. Aus argininhaltigen Speicherproteinen wird das Arginin bei Bedarf zurückgewonnen. Auch für die Bereitstellung von Stickstoff bei der Keimung kommt Arginin zum Einsatz, was anhand der See-Kiefer untersucht wurde.
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