Biologie

7. Voedingsstoffen 3: eiwitten

Gegeven door:
Henk de Beuker
Beschrijving Begrippen

Welkom! In deze uitlegvideo voor biologie behandelen we eiwitten. We beginnen met een stuk over hoe eiwitten zijn opgebouwd, vervolgens bespreken we lichaamseigen eiwitten en daarna zullen we het nog hebben over hoe eiwitten als bouwstof gebruikt worden en een voorbeeld over eiwitten als brandstof. Heel veel kijkplezier en succes met het leren voor je eindexamens en andere toetsen!

Eiwit

Een natuurlijk polymeer, bestaande uit een keten van aminozuren

Eiwitsynthese

Het proces waarin eiwitten worden gemaakt via condensatiepolymerisatie, waarbij aminozuren aan elkaar binden op basis van de informatie in het DNA

Enzym

Een eiwit dat ervoor zorgt dat processen in het lichaam sneller verlopen (biologische katalysator)

Enzym-substraat complex

Een complex samengesteld deeltje, dat ontstaat doordat de betreffende stof (substraat) aan het enzym wordt gebonden, waardoor de gekatalyseerde reactie kan plaatsvinden

PH-optimum

De optimale pH voor een enzym, waarbij het enzym het beste werkt

Primaire structuur van een eiwit

Beschrijft de volgorde van de aminozuren in een eiwit, het aantal aminozuren en de typen aminozuren

Secundaire structuur van een eiwit

Eerste vouwing van een eiwit door waterstofbruggen in α-helices (spiraal) en/of β-sheets (plaat)

Substraat

Een stof die met behulp van een enzym in een chemische reactie wordt omgezet

Temperatuuroptimum

De optimale temperatuur voor een enzym, waarbij het enzym het beste werkt

Tertiaire structuur van een eiwit

Tweede vouwing van een eiwit in de uiteindelijke drie dimensionale structuur, waarbij verschillende soorten bindingen een rol spelen (H-bruggen, ionbindingen, polaire en apolaire aantrekking, zwavelbruggen)

A1: Eiwitsynthese

A2: Stofwisseling van de cel

A3: Stofwisseling van het organisme

A4: Zelfregulatie van het organisme

A5: Afweer van het organisme

A6: Regulatie van ecosystemen

Eiwitten

In deze video behandelen we eiwitten. Bij het woord ‘eiwit’ denk je misschien aan het gedeelte van een eitje dat wit wordt wanneer je het kookt of bakt. Dat zijn inderdaad ook eiwitten maar er zijn nog veel meer soorten eiwitten. En al die verschillende eiwitten samen zijn betrokken bij zo’n beetje alles wat er in het lichaam gebeurt. Eiwitten vormen zo de basis van levende organismen. Oké, eiwitten zijn dus heel belangrijk, maar hoe werken eiwitten als voedingsstof? Dat gaan we bespreken aan de hand van deze onderwerpen:


  1. We beginnen met een stuk over hoe eiwitten zijn opgebouwd.
  2. Vervolgens bespreken we lichaamseigen eiwitten.
  3. Dan kijken we naar hoe eiwitten als bouwstof gebruikt worden. 
  4. En we sluiten af met een voorbeeld over eiwitten als brandstof.


Opbouw eiwitten

  • Eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren. Aminozuren zijn daarmee een van de belangrijkste bouwstenen van levende organismen, zoals mens en dier. 
  • Eiwitten kunnen worden gevormd door heel veel aminozuren aan elkaar vast te maken. Dit gebeurd door middel van meerdere reacties. Hierdoor ontstaat er uiteindelijk een enorm lange aminozuurketen, wat dus een eiwit vormt. De lange keten vouwt en draait zich vervolgens in elkaar. Dit vouwen gebeurt heel specifiek: De manier waarop het eiwit zich in elkaar vormt en wikkelt zorgt dat het eiwit een kenmerkende structuur krijgt. 
  • De verschillen in structuur tussen afzonderlijke eiwitten is erg belangrijk, en maakt dat eiwitten van elkaar kunnen verschillen in hun functie. Het ontstaan van de eiwitstructuur gebeurt in verschillende fases. Je kunt de fases van vouwingen onderverdelen in drieën, namelijk de primaire structuur, secundaire structuur en tertiaire structuur. 

  

Fase 1: Primaire structuur

De primaire structuur van een eiwitmolecuul beschrijft het aantal aminozuren, de typen aminozuren en de volgorde van de aminozuren in het eiwit. Als je het eiwitmolecuul dus plat op tafel zou kunnen leggen, met alle aminozuren naast elkaar op een rijtje, dan zou dat de primaire structuur zijn. Je zou dan dus heel mooi de volgorde en het aantal aminozuren kunnen zien. 


Fase 2: Secundaire structuur

Het eiwit ontwikkelt zich ook in een meer ruimtelijke structuur, dus 3D, en dat noemen we de secundaire structuur. De lange streng van aminozuren krult dan in een spiraalstructuur genaamd de α-helix, of het vormt een aflopende, kreukelende, plaatvormige structuur, genaamd de β-sheet, waarbij de streng in een soort haarspeldbochten langs elkaar gaat liggen. De secundaire structuur in een eiwitmolecuul is dus de manier waarop er een wat meer ruimtelijke structuur ontwikkelt. Deze structuur wordt gevormd door waterstofbruggen tussen verschillende plaatsen en delen van de lange aminozuurketen. 


Fase 3: Tertiaire structuur

Vervolgens is er ook nog een tertiaire structuur. De tertiaire structuur is de ruimtelijke bouw van het totale eiwitmolecuul. De α-helix en β-sheet structuren worden namelijk ook weer opgevouwen en vervormd. Het eiwit is namelijk niet gewoon een hele lange α-helix of β-sheet. Het is weer verder opgevouwen en vervormd tot een nog ingewikkeldere 3D structuur, die we de tertiaire structuur noemen. 


In de natuur komen vele varianten van aminozuren voor. Van deze aminozuren zijn er iets meer dan 20 waarvan er ook daadwerkelijk eiwitten gemaakt kunnen worden. Niet van alle aminozuren kunnen er dus eiwitten worden gemaakt. 

Eiwitten zijn dus gevormd uit aminozuren die in een lange keten aan elkaar worden gebonden en worden opgevouwen tot een ingewikkelde 3D structuur. 



Lichaamseigen eiwitten

Lichaamseigen betekent dat een lichaam het zelf kan maken. Mensen zijn dus in staat om lichaamseigen eiwitten te produceren. Deze lichaamseigen eiwitten zijn zelfs vaak niet eens direct uit de natuur te verkrijgen. Dat betekent dat mensen de aminozuren als bouwstenen nodig hebben om zelf deze eiwitten te kunnen maken. 


Eiwitten maken

  • Voordat er eiwitten kunnen worden gemaakt door het lichaam moeten de benodigde aminozuren dus verzameld worden. 
  • Aminozuren kunnen uit voeding worden verkregen, in de vorm van eiwitten die dus wel in de natuur voorkomen. Deze eiwitten kunnen we bijvoorbeeld halen uit producten zoals kippenvlees of bonen. 
  • Bij de eiwitvertering worden de eiwitten in de maag en dunne darm afgebroken tot losse aminozuren. Deze aminozuren komen in het bloed van een organisme terecht. Daardoor bezit het organisme, en in dit geval wij als mens, een verzameling aan aminozuren. 
  • Deze voorraad aminozuren kunnen we vervolgens weer gebruiken om de eiwitten die op dat moment nodig zijn te synthetiseren, oftewel te maken of bouwen. We halen dus eiwitten uit ons voedsel, breken die af tot aminozuren, en bouwen daar dan weer zelf de eiwitten mee die we op dat moment nodig hebben. Een beetje alsof we een huis van lego hebben, die we kunnen afbreken in allemaal kleinere blokjes, en die later weer kunnen gebruiken om andere bouwwerken van te maken. 

 

Welk eiwit er nodig is voor het functioneren van een organisme verschilt per moment. Het is daarom mooi dat er een mengsel beschikbaar is met veel verschillende aminozuren. Een belangrijke functie van eiwitten in de voeding is dus om het organisme te voorzien van voldoende aminozuren voor de vorming van lichaamseigen eiwitten.

 

Essentiële en niet-essentiële aminozuren

Bij aminozuren, de bouwstoffen van eiwitten, kan er een belangrijk onderscheid gemaakt worden, namelijk dat tussen essentiële aminozuren en niet-essentiële aminozuren. Dit heeft ermee te maken dat het menselijk lichaam de meeste aminozuren zelf kan maken, maar niet allemaal. Essentiële aminozuren zijn de aminozuren die we wel nodig hebben voor de opbouw van eiwitten maar die niet door het eigen lichaam kunnen worden opgebouwd. Deze essentiële aminozuren moeten dus uit ons voedsel halen, omdat we ze niet zelf kunnen maken. Niet-essentiële aminozuren kunnen dus wel door het menselijk lichaam gemaakt worden. Dit maken van niet-essentiële aminozuren door het lichaam zelf gebeurt alleen als er eiwitten nodig zijn waarvoor er te weinig essentiële aminozuren aanwezig zijn in het lichaam. De bewoording van essentieel en niet-essentieel is dus misschien een beetje verwarrend, omdat we de niet-essentiële aminozuren wel degelijk nodig hebben als we tekort schieten in essentiële aminozuren. Je kunt dus zeggen dat we de aminozuren “essentieel” noemen als het essentieel is dat we ze uit voedsel moeten halen, omdat we ze niet zelf kunnen maken. We noemen ze dan niet-essentieel als we ze toch zelf kunnen maken, indien nodig. 

 

Eiwitten als bouwstof.

We hebben gezien hoe eiwitten zijn opgebouwd en besproken hoe het lichaam eiwitten kan produceren. Maar wat maakt eiwitten dan zo belangrijk? Zoals je weet, zijn weefsels in het lichaam opgebouwd uit cellen. Deze cellen zijn dan weer opgebouwd uit eiwit. Alle cellen bevatten eiwit, denk aan de cellen in spieren, organen, het zenuwstelsel, de botten en het bloed. Ook de tussencelstof bestaat uit eiwitten en suikers. Tussencelstof is wat de cellen van een weefsel bij elkaar houdt. Zo bestaat een volwassene gemiddeld voor 12 kilo uit eiwit. Eiwitten zijn dus de belangrijkste bouwstenen van een organisme. 

 

Eiwitten als brandstof. 

Eiwitten zijn dus vooral cruciaal als bouwstof. Alsof dat nog niet genoeg is, kunnen ze ook werken als brandstof. Wanneer energie uit koolhydraten en vetten onvoldoende is, worden aminozuren uit eiwit in eten of uit de spieren omgezet in glucose. Die glucose wordt in de cellen verbrand en dat levert energie op. Aminozuren worden omgezet tot glucose wanneer er te weinig glucose in het bloed zit. Bijvoorbeeld wanneer je heel lang niets hebt gegeten, of als je heel weinig koolhydraten eet. Maar het gebeurt ook wanneer je meer eiwit eet dan je lichaam nodig heeft. 

 

Hiermee sluiten we het gedeelte over de eiwitten af. We hebben gezien hoe eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren, het lichaam lichaamseigen eiwitten kan produceren en wat het verschil is tussen essentiële aminozuren en niet-essentiële aminozuren. Verder hebben we besproken dat eiwitten vooral heel belangrijk zijn als bouwstof maar óók als brandstof gebruikt kunnen worden.