De vorming van eiwitten, suikers en vetten

Het samen delen van elkaars elektronen wordt covalente binding genoemd. Deze bindingsvorm wordt onder meer gebruikt bij de vorming van eiwitten, suikers en vetten. De chemische structuur van vetzuren is door het gebruik van dezelfde bouwstenen koolstof, zuurstof en waterstof nauw verwant aan die van suikers. Het verschil zit in de opbouw van desbetreffende moleculen. Eiwitten (proteïnen) zijn een belangrijk deel van alle levende weefsels, waaronder bloed, botten en spieren. Er zijn 24 aminozuren die tezamen proteïnen vormen. Het lichaam kan er daarvan 13 zelf aanmaken. De negen resterende aminozuren worden essentiële aminozuren genoemd. Met name zwavelhoudende eiwitten kunnen niet door het lichaam worden opgeslagen.

• Algemeen
• Energievoorziening
• Eiwitten
• Suikers
• Vetten
• Gezondheidsaspecten

Algemeen

Volgens wettelijk voorschrift wordt op het etiket van een voedingsmiddel de samenstelling vermeldt. Het gehalte aan suikers, vetten, eiwitten, vitaminen en mineralen is doorgaans in procenten en energiewaarde aangegeven. Daarbij worden de meest gebruikte ingrediënten als eerst genoemd en vervolgens naar ratio de andere ingrediënten. In het geval dat koolhydraten of suikers niet goed verdragen worden, dan dient men meer eiwitten te consumeren. Dit heeft mede tot gevolg dat men meer trek krijgt.
Bij een overconsumptie van eiwitten komen zwavelzuur, fosforzuur en stikstofverbindingen vrij, die de zuurbalans nog verder verzuren en kan leiden tot ontstekingen en veel degeneratieve ziekten. Tevens kan een vitamine B6 tekort optreden, waardoor magnesium slechter wordt opgenomen en ontgifting slechter verloopt. De optimale eiwitverhouding is 65% plantaardig eiwit en 35% dierlijk eiwit. Een en ander omdat dierlijke eiwitten meer methionine bevatten, waardoor er te weinig homocysteïne uit het bloed verwijderd wordt.

Energievoorziening

Een cel is als het ware een fabriek van eiwitmoleculen. Op ribosomen, kleine deeltjes in de cellen, vindt de aanmaak van eiwitten plaats. Eiwitten zijn de organische stoffen die aan ons lichaam vorm en functie geven. De andere groepen van organische stoffen, vetten en suikers, worden weliswaar hoofdzakelijk gebruikt voor de energievoorziening, maar vervullen ook essentiële functies in samenwerking met eiwitten. Zo verzorgen vetten de bouw van membranen, waarbij verzadigde vetten betrokken zijn bij het vormen van 50% van de celmembranen. In combinatie met suiker worden vetten ook gebruikt als onderdelen van boodschappers (bijvoorbeeld hormonen) en ontvangers (celantennes) in het communicatiesysteem binnen de cel en tussen cellen onderling. Om deze functies te kunnen begrijpen is enige toelichting over chemische krachten verhelderend. Het leven van de cel en dus van ons lichaam is per slot van rekening gebaseerd op chemische krachten.

Eiwitten

Deze stoffen vervullen een essentiële rol in het leven van een cel. Ze hebben in voedingsmiddelen geen typische smaak zoals suiker en vet. Het is daarom niet mogelijk om het eiwitgehalte van een voedingsmiddel te schatten op basis wat men proeft. Voor suiker en vet is een en ander veel duidelijker. De chemische eigenschappen van eiwitten zijn terug te voeren op de eenheden waaruit ze zijn opgebouwd, de aminozuren. Deze hebben een bijzondere bouw waardoor ze uitermate geschikt zijn om grote, ingewikkelde moleculen te vormen. Daardoor kan voor elke functie wel een geschikte vorm worden gemaakt. Die functies kunnen op celniveau worden ingedeeld in drie categorieën: bouwstenen, enzymactiviteit en communicatiemiddel. GGT (Gamma-Glutamyl-Transferase) is een enzym dat in vele organen voorkomt en nodig is voor de eiwitstofwisseling. Voor een goede opname is trypsine benodigd.De consumptie van (te)veel eiwitten staat aan de basis van: een hoog cholesterolgehalte en meer kans op een aandoening van de kransslagader en sommige kankersoorten. Bij het te zuur worden van het lichaam gaan eiwitten aan elkaar plakken.

Aminozuren

Dit zijn moleculen met een eenvoudige samenstelling en vormen de bouwstenen van eiwitten. Een aminozuur bestaat uit een centraal koolstofatoom dat vier covalente bindingsplaatsen heeft. Die bindingsplaatsen worden op twee posities ingevuld met een aminogroep en een carboxylgroep. De derde positie wordt ingenomen door een waterstofatoom en de vierde positie door een restgroep. De belangrijkste bindingsplaatsen zijn die van de aminogroep en van de carboxylgroep. De reden hiervan is de reactiemogelijkheid tot een covalente (atoom)binding van twee aminozuren: de aminogroep van het ene aminozuur wordt gekoppeld aan de carboxylgroep van het andere onder afsplitsing van water. De gevormde covalente binding is een peptidebinding. Wanneer meerdere aminozuren op deze manier aan elkaar worden gekoppeld, is het gevormde molecuul een polypeptide oftewel een eiwit.
De plantaardige en dierlijke eiwitten uit onze voeding kunnen de weefselmembranen niet passeren en worden deswege met behulp van enzymen in ons maagdarmkanaal afgebroken in 24 kleinere soorten aminozuren. Vervolgens vindt vervoer via de bloedbaan plaats naar de lever om aldaar als opbouw van lichaamseigen eiwitten te fungeren.

Het aantal aminozuren

Bijzonder aan eiwit is dat er 24 verschillende aminozuren bestaan, waardoor elke denkbare molecuulstructuur gemaakt kan worden. Daardoor hebben aminozuren verschillende elektrische eigenschappen, wat bij suiker en vet niet het geval is. De negen essentiële aminozuren zijn: histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, fenylalanine, threonine, tryptofaan en valine worden uit voedsel gewonnen. Het verschil in chemische eigenschappen tussen de 24 aminozuren maakt het mogelijk om oneindig veel variaties in bouw te realiseren. Tenslotte moet vermeld worden dat de cel voor zijn functies niet alleen gebruik maakt van eiwitten, maar dat aan eiwitmoleculen ook suiker- en vetmoleculen zich kunnen hechten. Deze moleculen worden glycoproteïnen respectievelijk lipoproteïnen genoemd.

Suikers

Deze zijn opgebouwd uit koolstof-, zuurstof- en waterstofatomen. De meest voorkomende bouwsteen van suiker is glucose. Twee andere veel voorkomende bouwstenen van suiker zijn fructose (in fruit) en galactose (in melk): deze hebben dezelfde aantallen atomen, maar de positie van slechts één OH-groep verschilt van die van glucose. De cellen van het menselijk lichaam kunnen uitsluitend het molecuul glucose gebruiken voor de energielevering. De enzymen in het cytoplasma voor de opslag (glycogeen) en de afbraak van suiker zijn dus afgesteld op de structuur van glucose en niet op die van fructose en galactose.In de darm breekt het enzym lactase melksuiker af tot de enkelvoudige suikers D-glucose en D-galactose. Alleen de levercellen beschikken over enzymen die fructose en galactose kunnen verwerken. Daar worden deze suikermoleculen omgezet in glucose. Zo worden fructose en galactose toch geschikt gemaakt voor algemene consumptie, dat geldt ook voor vele andere stoffen, zoals bijvoorbeeld alcohol. Ofschoon verreweg het grootste deel van de geconsumeerde suikers in de voeding wordt gebruikt voor de energielevering, worden suikermoleculen ook gebruikt voor structuur- en signaalfuncties.

Structuur- en signaalfuncties

De bouwsteen voor DNA en RNA bestaat uit drie onderdelen, waarvan het suikermolecuul ribose er één van is. Dit zorgt door middel van een covalente binding met de fosfaatgroep voor de ruggengraat van DNA en RNA, vergelijkbaar met de aminozuur- en carboxylgroep van de aminozuren bij de vorming van eiwitten. Een andere belangrijke functie van een suikerstof gebonden aan een bepaald eiwit is het opvullen van de ruimte tussen de cellen. Deze stof (proteoglycanen) heeft als functie een flinke hoeveelheid water (weefselvocht) vast te houden. Dit water beweegt zich samen met het bloed, lymfe en andere vloeistoffen tussen de cellen en bloedvaten en heeft een transportfunctie van allerlei stoffen. Verder wordt suiker gebruikt als onderdeel van receptormoleculen en herkenningsmoleculen (antigenen) aan het celoppervlak (glycoproteïnen) en in het kader van minder vetten gebruik wordt suiker toegevoegd voor de smaak. Er wordt geadviseerd niet meer dan 100 gram per dag te consumeren. Suiker gekoppeld aan vetten (glycopoliden) zorgt voor versteviging van de membraanstructuur en beïnvloedt de doorlaatbaarheid daarvan.

Vetten

Het overschot aan energie bij overconsumptie van voedsel wordt opgeslagen. De enige opslagvorm van overtollige energie is vet en deze vetten zijn rijk aan calorieën. De opslagcapaciteit van suiker is beperkt tot ongeveer 500 gram glycogeen en de opslag voor een extra voorraad eiwit is helemaal niet mogelijk. Dat betekent dus dat extra consumptie van koolhydraten of eiwitten onherroepelijk leidt tot omzetting in vet, in de lever en in vetweefsel. De chemische structuur van vetzuren lijkt erg op die van suikers. Dezelfde bouwstenen worden gebruikt bij de bouw, namelijk de elementen koolstof, zuurstof en waterstof. Het verschil in moleculaire bouw echter verklaart het verschil in energetische waarde tussen suiker en vet. Alleen de bindingsenergie tussen het C-atoom en het H-atoom kan worden gebruikt voor de energieoverdracht aan ATP in de mitochondriën. Dat betekent dat de energetische waarde van vet veel hoger is dan die van suiker. Samenvattend is de hoofdfunctie van vet het leveren van energie en energieopslag. Een slechte kwaliteit vetten resulteert in een slechte communicatie van cellen onderling, waardoor voedingsstoffen en zuurstof minder wordt opgenomen. Voor een goede vetverbranding is vitamine B2, C en carnitine benodigd.Tevens stagneert de afvoer van afvalstoffen.

De vorming van membranen

Vet wordt ook gebruikt voor de vorming van membranen dankzij de apolaire eigenschap van het molecuul. De meest voorkomende vorm van vet is een triglyceride, wat ontstaat door de omzetting van koolhydraten. Als de vetzuurstaart van het derde C-atoom vervangen is door een fosfaatgroep ontstaat een fosfolipide. Het zijn voornamelijk fosfolipiden die gebruikt worden voor de vorming van biologische membranen.

Steroïden

Naast triglyceriden en fosfolipiden is er nog een derde groep van vetten, de steroïden. Het verschil met beide andere groepen is de ringstructuur in plaats van die met staarten. Cholesterol is de bekendste vertegenwoordiger en is onder meer een bouwsteen voor de steroïdhormonen. Steroïden zijn opgenomen in membranen en zorgen vooral voor flexibiliteit. Verder hebben steroïden belangrijke hormoonfuncties, zoals die voor de ontwikkeling van het geslacht, het ontstekingsproces en de suiker- en zouthuishouding van het lichaam.

Gezondheidsaspecten

Plantaardige eiwitten en onverzadigde vetten zijn goede bouwstoffen. Plantaardige oliën echter die door een chemisch behandeling smeerbaar gemaakt worden zijn schadelijk voor de gezondheid. Ook kunnen in het algemeen meervoudig onverzadigde oliën en sterk bewerkte oliën beter vermeden worden. Extravierge olijfolie daarentegen is gezond omdat die primair enkelvoudig onverzadigd is (omega 3) en daardoor stabieler is dan een meervoudig onverzadigde olie (omega 6). Ook verzadigde vetten zoals in roomboter zijn gezond, omdat ze omega 3 bevatten en zonder kwalijke stoffen uit te scheiden bij een hoge temperatuur verhit kunnen worden. Bij veelvuldig bakken op hoge temperaturen zoals bij roerbakken is het laurinezuur bevattende kokosolie een goede optie.

Kokosmelk bevat veel verzadigd vet, waardoor het beter met water verdund kan worden. Ook kaas bevat veel verzadigd vet, maar is daarentegen een rijke bron aan vitamine A en D, calcium en fosfor. Melk bevat veel caseïne (melkeiwit) en is moeilijk verteerbaar. Tevens is ons lichaam er zowieso in het algemeen nauwelijks op ingesteld om melk goed te verteren, hetgeen slecht kan uitwerken op de opname van mineralen. Bij een allergie voor koemelk kan rijstmelk gewoonlijk goed verdragen worden.

Lees verder

• De stressreactie
• Het mitochondrion en het verbrandingsproces
• De relatie tussen vetzuren en gezondheid