Kreatin


Kreatin
Strukturformel
Strukturformel von Kreatin
Allgemeines
Name Kreatin
Andere Namen
  • Creatin
  • Creatine
  • N-Amidinosarkosin
  • N-(Aminoiminomethyl)-N-methyl-glycin
  • 3-Methylguanidinoessigsäure
Summenformel C4H9N3O2
CAS-Nummer 57-00-1
PubChem 586
DrugBank DB00148
Kurzbeschreibung

weißer Feststoff [1]

Eigenschaften
Molare Masse 131,13 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

1,33 g·cm−3 [1]

Schmelzpunkt

Monohydrat: 303 °C (Zers.) [2]

Löslichkeit

schlecht löslich in Wasser (17 g·l−1), fast unlöslich in Ethanol und Diethylether[2]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [3]
07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 315-319-335
EUH: keine EUH-Sätze
P: 261-​305+351+338 [3]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [1]
Reizend
Reizend
(Xi)
R- und S-Sätze R: 36/37/38
S: 26-37
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Kreatin (von griechisch kreas, ‚Fleisch‘) ist eine organische Säure, die in Wirbeltieren u. a. zur Versorgung der Muskeln mit Energie beiträgt. Kreatin wird in der Niere, der Leber und in der Bauchspeicheldrüse synthetisiert. Sie leitet sich formal von der Aminosäure Glycin ab und ist zu ca. 90 % im Skelettmuskel vorhanden. Kreatin wurde 1832 von Eugène Chevreul als Bestandteil der Fleischbrühe entdeckt.[4] Der deutsche Chemiker Justus von Liebig wies Kreatin 1847 als Komponente im Fleisch verschiedener Säugetierarten nach.

Inhaltsverzeichnis

Biosynthese und Aufnahme mit der Nahrung

Kreatin ist ein Bestandteil der normalen abwechslungsreichen Ernährung des Menschen. Vor allem in Fleisch und Fisch ist Kreatin in Mengen von etwa 2 - 7 Gramm pro kg Nahrung enthalten. Kreatin wird darüber hinaus auch im menschlichen Körper in Mengen von 1-2 Gramm pro Tag von der Leber, den Nieren und der Bauchspeicheldrüse gebildet und überwiegend in der Skelettmuskulatur gespeichert[5], d. h. etwa die Hälfte der täglich benötigten Menge an Kreatin (d. h. für Erwachsene ca. 1,5 bis 2 g pro Tag) wird im Körper selber aus Guanidinoacetat hergestellt[6]. Guanidinoacetat seinerseits wird aus den Aminosäuren Arginin und Glycin durch die L-Arginin:Glycin-Amidinotransferase (AGAT, EC 2.1.4.1) vorwiegend in der Leber synthetisiert. Für die Methylierung von Guanidinoacetat wird das Enzym Guanidinoacetat-N-Methyltransferase (GAMT, EC 2.1.1.2) sowie eine aktivierte Form der Aminosäure Methionin, das S-Adenosylmethionin (SAM), benötigt. Letztere Reaktion (siehe untenstehendes Reaktionsschema) findet hauptsächlich in der Leber statt. Obwohl für die Synthese von Kreatin die Aminosäuren Arginin, Glycin und Methionin gebraucht werden, ist Kreatin selbst keine Aminosäure, sondern eine sogenannte Guanidinium-Verbindung mit einem zentralen Kohlenstoff, an den drei Stickstoffatome gebunden sind. Das so im Körper hergestellte Kreatin gelangt von der Leber ins Blut und von dort in die Zielorgane, z. B. Skelettmuskulatur, Herzmuskel, Gehirn, Nerven, Netzhaut des Auges etc. In synthetisches Kreatin wird, ebenso wie mit der Nahrung aufgenommenes, über den Darm aufgenommen, resorbiert und gelangt übers Blut zu den verbrauchenden Organen und Geweben[5].

Synthese Kreatins aus Guanidinoacetat, katalysiert von der Guanidinoacetat-N-Methyltransferase (GAMT)

Chemische Stabilität

Kreatin ist bei Raumtemperatur und trockener Lagerung über mehrere Jahre haltbar. Instabilitäten zeigen sich wenn Kreatin in Wasser gelöst wird, besonders bei Temperaturen über 60° und niedrigem (saurem) pH-Wert. Bei pH 3,5 und 25 °C zerfallen ca. 20 Prozent des in Wasser gelösten Kreatins innerhalb von drei Tagen zu Kreatinin, bei pH 3,5 und 4 °C nur ca. 10 Prozent innerhalb von 30 Tagen. Das heißt, dass unter Kühlung und bei neutralem pH-Wert das Kreatin auch in wässriger Lösung fast ohne Umwandlung in Kreatinin ohne Probleme rund 30 Tage haltbar ist.[7][8][9]

Physiologische Bedeutung

Vor allem für die Muskelkontraktion[10], aber auch für Hirn- und Nervenfunktion[11] wird Kreatin in Form von Kreatinphosphat (auch Phosphokreatin, PCr) benötigt.[12] Phosphokreatin stellt die Phosphorylgruppe zur Verfügung, die zur Rückwandlung des bei der Kontraktion entstandenen Adenosindiphosphat (ADP) in Adenosintriphosphat (ATP) genutzt wird.[13] In ruhenden Zellen treten rund 60 % des Kreatins als Phosphokreatin (Energieträger) und 40 % als freies Kreatin (Energievorstufe) auf. Die Menge des im menschlichen Körper gespeicherten Kreatins beträgt bei einer erwachsenen Person 120 bis 150 g, rund 1,5–2 % des Totalkreatins wird pro Tag als Kreatinin über die Nieren mit dem Urin ausgeschieden. Der Organismus verbraucht ugf. 2–4 g Kreatin, wovon etwa die Hälfte aus frischem Fisch und Frisch-Fleisch der täglichen Nahrung bezogen wird (nicht zutreffend für Wurstwaren, wo das Kreatin durch Prozessieren und Lagerung mehrheitlich zu Kreatinin abgebaut worden ist). Vegetarier und ältere Personen, die kein bzw. wenig Fleisch essen, können Kreatin auch durch pflanzliche Nahrungsmittel und durch Milchprodukte aufnehmen, weisen jedoch in den Skelettmuskeln, dem Herzmuskel und im Gehirn einen signifikant niedrigeren Kreatin-Gehalt auf.[14] Kreatin ist für die normale Entwicklung des menschlichen Körpers und eine optimale Funktion der Körperorgane (Muskeln, Gehirn, Nerven, Seh- und Hörvorgang, sowie die Fortpflanzung) notwendig.[15] Eine Supplementation mit Kreatin kann in Hinblick auf die veränderten Lebens- (Stress, Hochleistung) und Ernährungsbedingungen (deutlich geringerer Fleischkonsum) sinnvoll und angezeigt sein.[16]

Kreatin ist für die normale Entwicklung des Organismus, insbesondere des Gehirns während der Embryonalentwicklung und der frühkindlichen Phase, sowie für die normale physiologischen Funktion der Muskeln und anderer Körperorgane notwendig. Versuchstiere, bei denen der Kreatingehalt in Muskeln und Gehirn durch Füttern eines Kreatin-Analogs (β-Guanidinyl-Propionsäure, GPA) reduziert wurde, weisen deutliche pathologische Störungen in Muskel- und Hirnfunktionen auf.[17] Zudem zeigen transgene Versuchstiere, die keine Kreatinkinase (CK) mehr exprimieren, schwerwiegende pathophysiologische Phänotypen, je nachdem welche der vier Kreatinkinase Isoformen in den Muskeln und/oder dem Gehirn fehlen.[18][19]

Menschen mit dem Kreatin-Defizienz-Syndrom, die auf Grund von Gendefekten entweder in den beiden Enzymen, die an der endogenen Kreatinsynthese beteiligt sind (AGAT und GAMT) oder im Kreatin-Transporter, dem Protein, das Kreatin in die Zielzellen transportiert, zeigen schwerwiegende neurologische und neuro-muskuläre pathologische Störungen, z. B. schwach-ausgebildete Muskulatur, Entwicklungsstörungen, Unfähigkeit das Sprechen zu lernen, Epilepsie, Autismus, geistige Behinderungen.[20] Dies belegt, dass eine genügende Versorgung des Organismus mit Kreatin, zusammen mit dem Vorhandensein von Kreatinkinase, für die normale Entwicklung und Funktion der Körperorgane essentiell ist.

Therapeutische Anwendung

In der Medizin wird Kreatin als Hilfstherapie[21] bei der Behandlung von diversen Muskelkrankheiten, wie z.B der Muskeldystrophie zur Verbesserung des Muskelaufbaus und der Muskelkraft eingesetzt.[22][23] Eine Anzahl von tierexperimentellen sowie klinischen Studien mit Patienten mit verschiedenen neuro-muskulären und neuro-degenerativen Erkrankungen, wie z.B. der Parkinson'schen, Huntington'schen Erkrankung, sowie der amyotrophen Lateralsklerose (ALS) haben das Potential von Kreatin als wertvolle Zusatztherapie aufgezeigt.[24][25][26] Weitere klinische Studien mit größeren Patientenzahlen sind vor allem in den USA im Gange.[27]

Kreatin im Sport

Grundsätzlich produziert ein gesunder Körper viele der notwendigen Substanzen für die Aufrechterhaltung der Körperfunktionalität selbst oder nimmt mit einer ausgewogenen Ernährung lebenswichtige Substanzen in ausreichendem Maß auf, so auch Kreatin. Trotzdem hat sich die zusätzliche Zufuhr von Kreatin in einigen wenigen Sportarten als sinnvoll bzw. nicht nachteilig erwiesen. Zu hinterfragen sind allerdings die Mengen der zusätzlichen Zufuhr, die oft zu hoch angegeben werden. Immerhin entspricht die Einnahme von 5 g Kreatin dem Verzehr von 1,1 kg rohem Rindfleisch.[28]

Wirksam ist Kreatinsupplementierung sowohl für die Erhöhung der Kurzzeitleistung und Zunahme der Maximalkraft der Muskulatur (Gewichtheben, Sprint, Mannschaftssportarten, besonders bei sich schnell wiederholenden Muskelleistungen etc.)[29], als auch für Leistungsverbesserungen in Ausdauersportarten wie Marathon.[30][31] Kreatin ist nicht nur gut für verbesserte Schnellkraft und Ausdauerleistung, sondern ermöglicht eine schnellere Erholung nach intensiver körperlicher Belastung.[32] Dadurch kann auch das Trainingsvolumen gesteigert werden.[33] Im Gegensatz etwa zu Carnitin wird Kreatin tatsächlich von den Muskeln aufgenommen und durch Phosphorylierung des so aufgenommenen Kreatins erhöht sich die Phospho-Kreatin (PCr) Konzentration und somit auch das Verhältnis von PCr/ATP, was den zellulären Energiezustand (Batterieladung) der Muskeln verbessert.[34] Eine 2006 verfasste Studie zeigte, dass Kreatin-Supplementation in Kombination mit Krafttraining die trainingsinduzierte Zunahme in der Anzahl von Satellitenzellen und Myonuclei in menschlichen Skelettmuskeln steigern kann, resultierend daraus ein erhöhtes Muskelfaserwachstum.[35] Dieses Wachstum der Muskelfasern, und zwar nicht nur der glycolytische schnellen Typ-II Fasern, sondern auch der oxidativen langsamen Typ-I Fasern[36], ist begleitet von einer deutlichen Zunahme der Muskelkraft, die sowohl die Sprint- wie auch die Ausdauerfasern betrifft.[37]

Um die Vorräte des Energieträgers ATP zu erneuern, verwenden die Muskeln hauptsächlich Phospho-Kreatin (PCr). Bei Männern enthalten die Muskeln im Ruhezustand ungefähr vier Gramm Kreatin pro Kilogramm Muskelmasse. Diese Vorräte können durch kurzzeitige zusätzliche Kreatineinnahme erhöht werden. Auch die dauerhafte zusätzliche Einnahme von kleineren Mengen Kreatin (2–4 g pro Tag) über einen weitaus längeren Zeitraum wird mittlerweile häufig angewendet. Ist die maximale Aufnahme von Kreatin in der Muskulatur erreicht, wird der Überschuss über den Urin ausgeschieden.

Die osmotische Wirkung von Kreatin führt zu einer gesteigerten Wasseraufnahme in die Muskelzellen und dadurch zu einer Erhöhung der Lean-Body-Mass (fettfreie Körpermasse) um ein bis zwei Prozent. Diese Eigenschaft ist vor allem im Bodybuilding ein gewünschter Effekt.

Der Ernährungswissenschaftler Andreas Hahn von der Universität Hannover urteilt in seinem Buch: Nahrungsergänzungsmittel: „Der mögliche Sinn von Kreatingaben bezieht sich ausschließlich auf Menschen mit starken sportlichen Aktivitäten, die mit großem Eifer betrieben werden. Aufgrund gegensätzlicher Studienergebnisse kann jedoch nicht grundsätzlich zu einer Ergänzung mit Kreatin geraten werden. Eine kurzfristige Supplementierung von Kreatin (bis zu 8 Wochen) in Mengen von etwa 20 g/Tag in der ersten Woche und 3 g/Tag in der Erhaltungsphase, gilt als unbedenklich.“ Ebenso gilt die Dauersupplementierung (Kreatineinnahme über einen längeren Zeitraum) heute als unbedenklich, da es bei einer nicht hormonähnlichen (an einen Rezeptor koppelnden) Substanz wie Kreatin zu keiner Rezeptorensättigung kommt.

Nach einem Zeitraum von 4 Wochen nach Ende der Kreatinsupplementierung sinkt der muskuläre Gehalt wieder auf den Ausgangswert ab.

Nebenwirkungen der Kreatinsupplementation

Kreatin kann in Einzelfällen und praktisch nur während der im Normalfall nicht notwendigen Hochdosisphase (4 x 5 g Kreatin, also insgesamt 20 g Kreatin pro Tag während 7 bis 10 Tagen) zu Blähungen oder leichtem Durchfall führen. Gelegentlich reagieren Anwender mit Muskelkrämpfen, es heißt aber, dass dem durch Einnahme von Magnesium entgegen gewirkt werden kann. Wissenschaftliche Studien mit einer großen Anzahl von Sportlern zeigen aber, dass diese Nebenwirkungen größtenteils auf nicht-verifizierten Einzelbeobachtungen beruhen und dass Kreatin weder signifikante Blähungen noch Muskelkrämpfe verursacht, noch zu Verletzungen führt.[38][39][40] Während der Hochdosisphase kann es zudem zu einer Gewichtszunahme von 1–3 kg kommen, die vor allem auf Wassereinlagerung zurückzuführen ist, weil mit dem Kreatin über den Kreatintransporter gleichzeitig Natrium- und Chlorid-Ionen in die Zelle gelangen, was dann zu einer Wasserretention führt. Allmählich normalisiert sich die infolge osmotischer Effekte erhöhte Wasseraufnahme in den Muskeln und es findet im Verlaufe der Kreatin-Supplementierung eine effektive Zunahme von Muskelmasse statt, was mit einer 10- bis 20-prozentigen Erhöhung der Muskelkraft einhergeht.[41]

Bei der für gesunden Menschen empfohlenen Ladedosis mit 2–4 mal je 5 Gramm Kreatin pro Tag (also total 10 bis maximal 20 Gramm Kreatin pro Tag) während 7 Tagen, gefolgt von einer Erhaltungsdosis von 2–4 g Kreatin pro Tag während drei Monaten, dann gefolgt von einer einmonatigen Pause, treten praktisch keine Nebenwirkungen auf. Ebenso geeignet (und aufgrund der längeren Wirkung auch sinnvoller) ist die dauerhafte Einnahme von 2–4 Gramm Kreatin pro Tag über einen längeren Zeitraum – ohne Pause. Allerdings ist in beiden Fällen während der Kreatineinnahme auf eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr zu achten.

Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) publizierte 2004 ein Gutachten, demzufolge eine tägliche Einnahme von 3 g Kreatin wahrscheinlich risikofrei ist, sofern das eingenommene Kreatin – vor allem in Hinblick auf Verunreinigungen mit Dicyandiamid-, Dihydro-1,3,5-Triazin-Derivaten und Schwermetallen – von ausreichender Reinheit (mindestens 99,95 %) ist.[42] Die in der Presse immer wieder angesprochene angebliche Schädlichkeit von Kreatin für die Nieren ist wissenschaftlich widerlegt worden[43] und in groß angelegten Studien mit Sportlern sind keine nennenswerten negativen Effekte von Kreatin auf die klinischen Parameter, insbesondere auch nicht solcher Parameter, welche die Leber- und Nierenfunktion anbelangen, festgestellt worden.[44] In einem Positionspapier von Experten der Internationalen Gesellschaft für Sport Ernährung wird vermerkt:[45]

  1. Kreatin ist das wirkungsvollste legale Nahrungsergänzungsmittel, welches Athleten zur Verbesserung der Leistungssteigerung für intensive Belastung und zur Erhöhung der Muskelmasse zur Verfügung steht.
  2. Kreatin ist nicht nur sicher, sondern kann auch vorteilhaft sein, um Verletzungen zu verhindern. Kreatin kann zudem als Hilfstherapie herangezogen werden, um gewisse Gesundheitsprobleme zu behandeln.
  3. Es gibt keine wissenschaftliche Evidenz, dass Kreatin, sofern es in reiner Form und in der empfohlenen Dosierung konsumiert wird, bei gesunden Menschen zu irgendwelchen gesundheitlichen Schäden führt.
  4. Kreatin kann, sofern eine seriöse Supervision garantiert wird, für junge Athleten durchaus sinnvoll angewendet werden und stellt eine ernährungsmäßige Alternative für möglicherweise gefährliche und gesundheitsschädliche Anabolika und Hormone dar.
  5. Kreatin in der Form von Kreatin-Monohydrat ist die am besten studierte und klinisch wirkungsvollste Form von Kreatin.
  6. Wird Kreatin zusammen mit Kohlenhydraten oder Kohlenhydraten und Protein eingenommen, wird es am besten in die Muskeln resorbiert. (Anm.: Dies ist auf die Insulinausschüttung in Folge des Kohlenhydratkonsums zurückzuführen. Bei einem hohen Insulinspiegel können alle Nährstoffe vom Körper besser aufgenommen werden.)
  7. Das oben aufgeführte Supplementations-Schema ist wirkungsvoll.
  8. Kreatin ist als Nahrungsergänzungsmittel auf dem Markt erhältlich. Es muss darauf geachtet werden, dass nur reines Kreatin verzehrt wird.
  9. Kreatin zeigt in mehreren wissenschaftlichen Studien ein großes Potential bei diversen Muskelkrankheiten sowie bei neuromuskulären und neurodegenerativen Erkrankungen. Weitere Forschungsarbeiten sind notwendig um neue Möglichkeiten der Anwendung im klinischen Bereich zu dokumentieren.[46]

Nicht jeder Mensch reagiert gleichartig auf Kreatin-Supplementation. Responder reagieren mit Veränderungen in der Körperzusammensetzung, die durch Zuwachs der Muskelmasse und Leistungssteigerung im Sport kommt, Non-Responder nicht. Der Unterschied zwischen beiden Gruppen könnte unter anderem darin bestehen, dass bei Non-Respondern die Speicherfähigkeit im Muskel bereits das Maximum erreicht ist und zusätzliche Supplementgaben daher ungenutzt ausgeschieden werden, wogegen bei Respondern der natürliche Gehalt unter dem Maximalwert liegt. Deshalb reagieren Vegetarier oder Veganer oft viel deutlicher mit einer Erhöhung der Gesamt-Kreatinkonzentration in den Muskeln als Fleisch- und Fischesser.

Große Leistungssprünge, wie sie vielfach in übertriebenen Ausmaßen von der Supplement-Industrie für Nahrungsergänzungsmittel beworben werden, sind durch die Supplementation mit Kreatin nicht zu erwarten. Das Hauptaugenmerk sollte besonders im Krafttraining auf einer größtmöglichen Trainingsintensität sowie der von vielen Sportlern beobachteten und auch publizierten höheren Trainingskadenz und besseren Erholung/Ernährung liegen.

Einzelnachweise

  1. a b c Datenblatt Kreatin bei AlfaAesar, abgerufen am 31. Mai 2007 (JavaScript erforderlich)..
  2. a b Römpp CD 2006, Georg Thieme Verlag 2006.
  3. a b Datenblatt Creatine bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 7. April 2011.
  4. (Eingeschränkte Vorschau in der Google Buchsuche).
  5. a b Kreatin (Creatine) im Schwimmen von Felix Gmünder, Zürich; Webquellzugriff 08.11.2011
  6. doi:10.1007/978-1-4020-6486-9_16.
  7. http://www.rosenfluh.ch/images/stories/publikationen/sze/2008-05/11_Kreatin_5.08.pdf
  8. Pischel I, Gastner T. Creatine - its chemical synthesis, chemistry, and legal status. Subcell Biochem. 2007; 46: 291–307.
  9. Uzzan M, Nechrebeki J, Labuza TP. Thermal and storage stability of nutraceuticals in a milk beverage dietary supplement. J Food Sci. 2007 Apr; 72 (3): E109–114.
  10. doi:10.1002/9783527621095.ch7.
  11. doi:10.1016/j.brainresbull.2008.02.035.
  12. PMC 1130636.
  13. PMC 1130636.
  14. Theo Wallimann: Einnahme von Kreatin als mögliche Hilfstherapie
  15. doi:10.1007/BF01267947.
  16. doi:10.1007/s00726-011-0877-3.
  17. doi:10.1007/BF01267947.
  18. doi:10.1007/BF02660929.
  19. doi:10.1016/j.bbr.2004.07.002.
  20. doi:10.1023/A:1022443503883 Schulze, A., Creatine deficiency syndromes, Molecular and Cellular Biochemistry, Vol. 244, p. 143-150, Feb. 2003
  21. http://www.rosenfluh.ch/images/stories/publikationen/arsmedici/2009_VII+VIII_Do/09_Kreatin_VIII.09.pdf
  22. http://www.svl.ch/reports/kreatin_wallimann_mt.html
  23. PMID 17253521.
  24. doi:10.1016/j.brainresbull.2008.02.035.
  25. doi:10.1007/978-1-4020-6486-9_1.
  26. doi:10.1007/978-1-4020-6486-9_1.
  27. doi:10.1007/s00726-011-0877-3.
  28. http://www.dr-moosburger.at/pub/pub037.pdf
  29. doi:10.1007/978-1-4020-6486-9_1.
  30. PMID 18826587.
  31. PMID 15306159.
  32. http://www.medicalsportsnetwork.de/archive/494566/Neues-ueber-Kreatin-im-Sport.html
  33. PMID 14600563.
  34. PMID 9390981.
  35. PMC 1779717.
  36. PMID 9216554.
  37. PMID 18652080.
  38. doi:10.1023/A:1022413202549.
  39. PMC 233174.
  40. http://www.jissn.com/content/4/1/6
  41. http://www.rosenfluh.ch/images/stories/publikationen/sze/2008-05/11_Kreatin_5.08.pdf
  42. http://www.efsa.europa.eu/EFSA/efsa_locale-1178620753824_1178620761727.htm
  43. doi:10.1007/s00421-007-0669-3.
  44. doi:10.1023/A:1022469320296.
  45. http://www.jissn.com/content/4/1/6
  46. http://www.jissn.com/content/4/1/6

Siehe auch

Weblinks

Wikibooks Wikibooks: Biosynthese von Kreatinphosphat – Lern- und Lehrmaterialien
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