Notities biologie 5EWI-LWI (hoofdstuk 3)

3. Stofwisseling in cellen voeding
3.1 Inleiding
Vetten, suiker, … kunnen door bepaalde organismen zelf gemaakt worden. Deze
organismen zijn dan producenten. Ze zetten immers anorganische bestanddelen om in
organische voedingsstoffen.
Voedingsstoffen zijn energierijk:
o enkelvoudige suikers
o vetzuur, glycerine
o aminozuren
o (nucleotiden)
Anorganische stoffen zijn energiearm, ze ontstaan vanzelf in de levensloze natuur:
o CO2
o H2O
o NO3o SO42o PO43o …
De producenten (planten, bacteriën, sommige protisten) zij autotrofe organismen. Maar
er stelt zich een prangende vraag: hoe kan er energie ontstaan? (energiearme stoffen
naar energierijke stoffen.)
Er zijn 3 mogelijke manieren om anorganische stoffen naar organsiche
voedselbestanddelen om te zetten:
o lichtenergie: fotosynthese, essentieel voor het leven op aarde (planten)
= FOTO-AUTOTROOF
o chemische energie: uit (redox)reacties (bacteriën, protisten)
= CHEMO-AUTOTROOF
o warmte-energie
In thema vier kan je zien hoe organische voedingsstoffen naar organische bestanddelen1
kunnen worden omgezet, en omgekeerd (vertering: heterotroof).
1
snelle suikers, eiwitten, vetten, DNA, RNA
3.2 Voeding en spijsvertering bij de mens
3.2.1 De delen van het spijsverteringsstelsel
Stoffen moeten klein en in water oplosbaar zijn om in het bloed te kunnen worden
opgenomen. Daarvoor hebben we de spijsvertering:
o
o
o
o
o
Mondholte:
Hier vindt er een fysische vertering plaats, het kauwen. Er is een groot
contactoppervlak na het kauwen. , dus de enzymen in het speeksel kunnen het
voedsel vlotter verteren. De tong dient om goed van slecht voedsel te kunnen
onderscheiden.
Slokdarm:
Aan het begin van de slokdarm bevindt zich het strottenhoofd. Zo kan voedsel
bijna nooit in de luchtpijp. Als dat wel gebeurt, verslik je je. De darmperistaltiek
stuwt het voedsel richting de maag.
Maag:
Een spierige zak waarin het voedsel gekneed (verbrijzeld) wordt. Het
maagportier is een sluitspier die normaal dicht is, tenzij er voedsel in de dunne
darm moet.
Dunne darm:
 twaalfvingerige darm:
Zintuigcellen detecteren verteerd voedsel en kunnen, indien het voedsel
nog niet voldoende verteerd is, een hormoon afscheiden dat de sluitspier
van de maag langer doet sluiten. In de twaalfvingerige darm is er een
uitmonding van drie spijsverteringsorganen:
 alvleesklier (pancreas) : pancreassap
 lever (kan zich hervormen na schade: regeneratie)
 galblaas of galwegen (er kunnen galstenen ontstaan)
 De wandcellen van de dunne darm produceren het dunne darmsap
 Peristaltiek brengt het voedsel verder.
Dikke darm:
Vezels zorgen ervoor dat de dikke darmspier blijft werken. Dat zorgt voor een
vlotte stoelgang. Constipatie wordt veroorzaakt door een gebrek aan vezels.
Diarree niet door een teveel, maar door een bepaalde bacterie.
3.2.2 De werking van enzymen
3.2.2.1 Wat zijn enzymen?
Een enzym is een biologische katalysator1. De globale ademhalingsvergelijking2 gebeurt
in ongeveer dertig tussenstappen. Elke tussenstap wordt gekatalyseerd door een enzym.
Daardoor kan de reactie op lichaamstemperatuur plaatsvinden in plaats van op 1600 à
1700 °C. Met een katalysator is er dus minder activeringsenergie nodig dan zonder.
1
Een katalysator is een stof die een reactie op een veel lagere temperatuur dan normaal laat
doorgaan. (vb. sigarettenas is een katalysator om suiker te verbranden)
2
C6H12O6 + O2 => CO2 + H2O
3.2.2.2 Naamgeving
De meeste enzymen hebben de naam van het substraat waarop ze reageren + de uitgang
–ase (vb. lactase,…). Er zijn ook triviale namen (vb. tripsine, pepzine).
3.2.2.3 Bouw
Een enzym is een eiwit en dus opgebouwd uit aminozuren.
3.2.2.4 Werking
3.2.2.4.1 Sleutel-slot-bouwmodel
Een enzym is een herbruikbare sleutel, het kan zijn substraat blijven splitsen. Een
enzym past op zijn substraat als een sleutel op een slot. De werking is specifiek: elk
substraat heeft een ander enzym. De reactie onder invloed van een enzym: GF => G + F
of G + F => GF.
3.2.2.4.2 Holo-enzym
Een holo-enzym is een complex enzym en bestaat uit:
o eiwitgedeelte: apo-enzym
o niet-eiwitgedeelte: co factor
 anorganisch: metaalionen (Mg2+ , Fe2+ , …)
 organisch: co-enzym (vb. vitamines). Een co-enzym is een stof die de
werking van een apo-enzym haat verveelvoudigen. De snelheid van de
reactie stijgt.
3.2.2.5 Factoren die de werking van een enzym beïnvloeden
3.2.2.5.1 Temperatuur
Als de enzymen niet meer werken, stopt de lichaamsactiviteit. De persoon sterft. De
enzymen gaan elkaar ‘kapotbotsen’ : moleculen botsen tegen elkaar.
Bij een temperatuur van 45° is er nog geen denaturatie, want de reactie is omkeerbaar.
Bij 70° valt ook de primaire structuur uiteen en is de reactie onomkeerbaar (=
denaturatie).
3.2.2.5.2 Zuurtegraad (pH)
Als er teveel OH- ionen bijkomen, vallen de inter-moleculaire zwavel- en
waterstofbruggen uiteen. Want een enzym is gebaseerd op elektrostatische
aantrekkingskracht, die door een teveel aan OH- ionen wegvalt. Bij een te base of te
zure omgeving treedt er uiteindelijk ook denaturatie op (zie afbeelding bovenaan).
3.2.3 Het verloop van de vertering
3.2.3.1 Hydrolyse
Hydrolyse is splitsing door middel van water. het enzym kan zijn substraat splitsen door
toevoeging van water, door hydrolyse dus. (vb. glucose in glycerine en vetzuren, eiwitten
in aminozuren splitsen)
3.2.3.2 Spijsverteringssappen
Zoals eerder vermeld zijn er 5 spijsverteringssappen:
o speeksel
o maagsap
o pancreassap
o gal
o dunne darmsap
Zij zijn allemaal een schakel in het proces om suikers, vetten en eiwitten af te breken.
3.2.3.3 Afbraak van suikers
o
o
o
o
o
speeksel:
 speekselamylase breekt amylose af
maagsap:
 lebferment splitst lactose in galactose en glucose. Dit enzym is
levensnoodzakelijk voor jonge zoogdieren, die melk drinken.
parncreassap:
 pancreasamylase
gal: /
dunne darmsap:
 (di)saccharasen breken dimeren zoals maltose af.
3.2.3.4 Afbraak van eiwitten
o
o
o
o
o
speeksel: /
maagsap:
 pepsine (endopeptidase) knipt lukraak eiwitketens uiteen, waardoor er
veel kortere polypeptideketens ontstaan.
pancreassap:
 trypsine (endopeptidase)
gal: /
dunne darmsap:
 ectopeptidase (apo-enzym) knipt telkens één aminozuur af met behulp van
een co-enzym, een carboxypeptidase uit de pancreas.
3.2.3.5 Afbraak van vetten
o
o
o
speeksel
 geen enzym, maar de tanden bijten alles in kleine brokken, waardoor er
een groter contactoppervlak ontstaat.
maagsap:
 lipase: emulgerende werking. De vetverbindingen worden zo
uiteengehouden, wat verhindert dat ze tot één geheel samenvloeien.
gal:
 emulgerende werking
De kleine stukjes vet, micellen genoemd, worden via pinocytose in de dunne
darmwandcellen opgenomen. Die bevatten een cellipase, die het vet splitst in glycerine
en vetzuren. Bij vetzuren met meer dan 12 C’s (meer polair) worden er terug vetten
gevormd: een microscopisch klein bolletje, een chylomicron.
Dat chylomicron wordt door exocytose afgegeven aan de lymfevaten. De kleinere
vetzuren worden opgenomen in het bloed en gaan via het poortadersysteem van de dunne
darm naar de lever.
3.2.4 De absorptie van voedingsstoffen
3.2.4.1 Dunne darm
Darmen moeten optimaal voedsel kunnen opnemen. Daarom moet er een zo groot
mogelijk contactoppervlak zijn. De buitenkant van de darm is glad (klein
contactoppervlak), op de binnenkant zijn er darmplooien. Op de darmplooien staan
darmvlokken. Daarop staan dan darmvilli (micorvilli). Het diffusieoppervlak wordt zo
vergroot om de voedingsstoffen tijdig op te nemen. De darmlengte is afhankelijk van
het soort voedsel. Een vleeseter (vb. leeuw) heeft een veel kortere darm dan een
planteneter (vb. koe). Gras verteert immers veel trager en de darm is langer om de
wandcellen langer kans te geven om het voedsel op te nemen.
3.2.4.2 Dikke darm en endeldarm
Aminozuren die in de dikke darm komen zijn verloren. Er is maar een klein aantal stoffen
dat hier nog kan opgenomen worden, waaronder water. Als uitwerpselen te lang in de
dikke darm verblijven zijn die droog (constipatie). Dit kan ook door een vezeltekort
veroorzaakt worden. In de dikke darm bevinden zich ook nog enkele bacteriën. Sommige
zijn commensaal, ze betekenen niets voor ons. Maar er is een bacterie die vitamine K
produceert, wat onze bloedstolling bevordert.
3.2.5 Biosociale problematiek
3.2.5.1 ‘Gezonde’ voeding
Voeding heeft ook psychologische kenmerken, zoals voedsel gebruiken als beloning. Er
zijn een aantal logische feiten i.v.m. voedsel. Bijvoorbeeld het feit dat je samengestelde
suikers moet eten, geen enkelvoudige, enz.
3.2.5.2 Toegevoegde stoffen
3.2.5.2.1 Voedseladditieven
Voorbeelden:
o kleurstoffen
o textuurstoffen
o smaakstoffen
Deze toegevoegde stoffen zijn federaal, wettelijk bepaald. De hoeveelheid van een stof
die mag toegevoegd worden noemt men DAD en verschilt van land tot land. De
voedseladditieven krijgen een naam beginnend met de letter E.
3.2.5.2.2 Voedselcontaminanten
Voedselcontaminanten zijn stoffen die ongewild ontstaan tijdens het productieproces:
o dioxine:
 De firma Verkest draaide ook garageolie in kippenvoer in plaats van alleen
plantaardige oliën. Zo stapelden er zich dioxines op in de kippen en de
mens at die op. Zo ontstond de dioxinecrisis een tiental jaren geleden.
o hormonen:
 Om varkens en ander slachtvee sneller te laten aandikken en te verkopen
gebruiken sommige boeren hormonen. Er zijn twee soorten hormonen:
 onschadelijke hormonen
 deshormonen: deze zijn kankerverwekkend. Deze hormonen
gebruiken is strafbaar bij ons, net als onschadelijke. Maar In
Australië zijn onschadelijke hormonen toegelaten. Maar er stelt
zich dan een probleem: goedkoop vlees met hormonen (door de
hormonenmaffia toch toegevoegd) in Europa en duur vlees zonder
hormonen in Australië, een oneerlijke concurrentie.
o antibiotica:
 Boeren geven op voorhand aan hun nog gezonde kippen antibiotica, zodat
ze zeker niet ziek kunnen worden (als voorbehoedsmiddel voor ziekten).
Als wij vlees eten met antibioticaresidu’s, kunnen wij last krijgen van meer
allergieën.
o insecticiden / pesticiden:
 Iedere 10 dagen besproeit men groenten met insecticiden. Bij appels is er
ook een kankerverwekkende stof om te appels te laten blozen, maar die is
uiteraard verboden. Zelf tuinieren, is zeker niet de oplossing om geen
insecticiden binnen te krijgen, want de grond zit altijd al vol met
allerhande slechte stoffen (soms zelfs radioactief afval).
Besluit: Om niet veel van een bepaalde schadelijke stof op te nemen in ons lichaam,
moeten we gevarieerd eten. Overal zitten slechte stoffen in, maar zolang de
hoeveelheid beperkt is, worden we er normaal niet ziek van.