Hoofdstuk 3: Weet wat je eet

Natuurwetenschappen – hoofdstuk 3
Hoofdstuk 3: Weet wat je eet
1. Te dik, te dun… studeer boek p.35
Het menselijke lichaam is te vergelijken met een chemisch fabriekje.
Voedingsstoffen (chemische verbindingen), worden of rechtstreeks door het lichaam gebruikt:



sommige stoffen dienen als bouwstenen voor de opbouw van cellen
andere stoffen leveren energie waardoor we kunnen werken, sporten, bewegen, studeren, …
nog andere stoffen hebben we nodig als ‘enzymen’ en helpen bij allerlei lichaamsprocessen (zoals
de spijsvertering)
Volgende figuur illustreert het voorkomen van een aantal elementen in een volwassene van 70 kg.
En toen schiep God de mens uit:
6,3
44,1
14
3,5
0,91
0,42
0,42
0,14
0,07
0,005
kg waterstof (H)
kg zuurstof (O)
kg koolstof (C)
kg stikstof (N)
kg calcium (Ca)
kg fosfor (P)
kg zwavel (S)
kg kalium (K)
kg chloor (Cl)
kg ijzer (Fe)
Uit Voeding. Chemie om te overleven
Dit hoofdstuk gaat over de materie (stoffen, moleculen) waaruit levende organismen opgebouwd zijn en
waaruit organismen energie halen. We noemen dit ‘biomoleculen’ (bios = leven) worden ingedeeld in
verschillende soorten:
 sachariden = koolhydraten = suikers
 lipiden = vetten
 proteïnen = eiwitten
 aminozuren
 mineralen
 vitaminen.
2. Voedingsstoffen studeer boek p.36-37
3. Gluciden (suikers) studeer ook boek p.38-42
Synoniemen: gluciden = koohydraten = sachariden = suikers
Sachariden komen veel voor in levende wezens.


Sachariden zijn energiedragers: in spier- en vetweefsel worden koolhydraten opgeslagen als
energiereserve onder de vorm van glycogeen (zie verder)
Een bepaalde soort sacharide, cellulose, is het hoofdbestanddeel van de celwand van planten. Het
zorgt voor de stevigheid van de celwand.
1
Natuurwetenschappen – hoofdstuk 3
3.1 Monosachariden
3.1.1 Glucose



dit is een zesring (6 C-atomen in een ring)
glucose wordt gevormd door fotosynthese bij groene planten
komt voor in druiven en zoete vruchten (appels, peren) = druivensuiker

Polysachariden uit onze voeding worden afgebroken in onze darmen tot het monosacharide
glucose. Dit glucose wordt uit onze darm opgenomen door het bloed en zo ons lichaam
rond gevoerd. In onze bloedbaan (5 liter bloed) zit ongeveer 5 g glucose.

Insuline ( een hormoon afgescheiden door de alvleesklier = pancreas) zorgt voor de
opname glucose uit het bloed zodat het glucose in de weefsels terecht komt. In de weefsels
zorgt glucose voor energie (bijvoorbeeld in spierweefsels tijdens activiteit).
Als de concentratie glucose in onze bloed hoger is, dan spreekt men van suikerziekte of
diabetes.
Er bestaan twee types diabetes: type I (aangeboren) wordt veroorzaakt door een slecht
functionerende pancreas, zodat er een tekort aan insuline in ons lichaam is, waardoor de
concentratie in het bloed te hoog wordt. Type II diabetes is een ouderdomsziekte (als gevolg
van slechte eetgewoontes, te weinig beweging, …).



Patiënten in het ziekenhuis die niet meer (of niet voldoende) zelfstandig kunnen eten, krijgen
een baxter waarin een oplossing met glucose zit. Op die manier krijgen de patiënten
rechtstreeks glucose in hun bloed.
3.1.2 Fructose
 dit is een vijfring
 komt voor in de meeste fruitsoorten en in honing
glucose
fructose
2
Natuurwetenschappen – hoofdstuk 3
3.2 Disachariden
Disachariden zijn gluciden waarin twee monosachariden met elkaar verbonden zijn via een
condensatiereactie (een watermolecule wordt afgesplitst).
3.2.1 Maltose


= koppeling van twee glucosemoleculen
komt in kiemende gerst in bier voor
3.2.2 Lactose






= koppeling van galactose en glucose
komt in melk voor
Als je melk drinkt, dan moet het melksuiker in de darm gesplitst
worden in de 2 monosachariden. Het disacharide kan immers niet
opgenomen worden door het bloed. De monosachariden
(galactose en glucose) kunnen wel opgenomen worden door het
bloed.
De splitsing van lactose gebeurt door het enzym lactase.
Alle mensen hebben dit enzyme als kind (om de moedermelk teverteren). Aziaten en de
meeste Afrikanen hebben dit enzym in veel mindere mate als volwassene. Men zegt dat
deze mensen lijden aan lactasedeficiëntie. Mensen men lactasedeficiëntie kunnen het
melksuiker dus niet splitsen. Het melksuiker gaat ongesplitst van de dunne darm naar de
dikke darm. Daar veroorzaakt diarree (door bacteriën in de darmen die lactose omzetten in
melkzuur).
De oplossing van dit probleem is een lactosevrij dieet: deze mensen mogen geen melk
drinken en geen melkproducten eten. Sojamelk kan wel: deze melk bevat geen lactose.
3.2.3 Sacharose = sucrose


= koppeling van glucose en
fructose
= kristalsuiker dat we in de
keuken gebruiken (uit bieten)
3
Natuurwetenschappen – hoofdstuk 3
3.3 Polysachariden
Polysachariden zijn gluciden waarin meer dan 8 monosachariden (honderden tot miljoenen) met
elkaar verbonden zijn
(door middel van een condensatiereactie). We spreken van macromoleculen.
3.3.1 Cellulose

keten van 1000den glucosemoleculen


Dit sacharide is het hoofdbestanddeel van de celwand van planten (zorgt voor de stevigheid)
Mensen en dieren kunnen dit niet verteren: we bezitten geen enzym (cellulase) om cellulose
af te breken tot monosachariden.
Cellulose wel nodig voor de goede werking van ons maag- en darmstelsel: vezels stimuleren
de beweging van maag- en darmspieren, en vertragen de doorgang van het voedsel (zodat
de mens minder snel honger heeft).

3.3.2 zetmeel





Bestaat uit twee soorten ketens van glucose: een vertakte en een onvertakte
Zetmeel is een zeer belangrijke voedingsstof voor de mens. Het zit in
aardappelen, rijst, deegwaren (brood, pasta, …).
Een groot deel van onze energie halen we uit zetmeel in de voeding.
Zetmeel wordt ook gebruikt als bindmiddel voor sauzen, soepen, pudding, …
Zetmeel is ook een kleefmiddel (stijfsel)
3.3.3 Glycogeen


Is een lange en vertakte keten van glucosemoleculen
Het bevindt zich vooral in spieren en lever: hier zit glycogeen opgeslagen als
reservestof voor ons lichaam: glucosemoleculen kunnen afgesplitst worden van
de zijketens, als het lichaam plots veel energie nodig heeft
3.4 Vertering van gluciden
di- en polysachariden afgebroken tot monosachariden door een hydrolysereactie (watermoleculen
worden opgenomen) – zie boek p.42
4
Natuurwetenschappen – hoofdstuk 3
4. Lipiden (vetten) studeer ook boek p.43-46
Er bestaan verschillende soorten lipiden met verschillende toepassingen en functies:




Neutrale vetten = triglyceriden:
Fosfolipiden:
Cholesterol:
Steroïden:

Lipiden in vetweefsel:
de eetbare vetten en oliën
in de celmembraan van dier- en plantencellen (zie hoofdstuk 2)
in het bloed
er bestaan honderden soorten steroÏden, onder meer
geneesmiddelen en (geslachts)hormonen bij de mens
(testosteron, oestrogeen, progesteron).
dit is een beschermende laag onder de huid (als isolatie tegen
koude en warmte) maar ook rond organen om deze te
beschermen.
Vetweefsel doet ook bron als reserve van voedingsmiddelen.
Wij bespreken enkel de neutrale vetten (triglyceriden).
4.1 Esters (boek p.44)
4.2 Triglyceriden of neutrale vetten
a) opbouw en structuur van triglyceriden

samenstellende producten:

eindproduct:

stofklasse:

soort reactie:
5
Natuurwetenschappen – hoofdstuk 3
b) soorten triglyceriden

dierlijke triglyceriden: met verzadigde vetzuren
-
dierlijke vetten bevatten vooral verzadigde vetzuren.
-
De structuur van verzadigde vetzuren is lineair
(rechtlijnig): ze zijn gemakkelijk op elkaar te stapelen.
-
Daardoor hebben ze een ………………. smeltpunt.
-
Bij kamertemperatuur zijn verzadigde vetten meestal …………………………….,
bijvoorbeeld: ……………………..
Er wordt aangeraden dit soort vetten slechts beperkt in te nemen via de voeding. Een te
grote opname van verzadigde vetten is slecht voor de gezondheid.

plantaardige triglyceriden: met onverzadigde vetzuren
-
Plantaardige vetten bevatten vooral onverzadigde vetzuren.
-
Deze vetzuren vertonen een knik bij de dubbele
bindingen tussen 2 C-atomen: daardoor zijn ze niet lineair
en dus niet gemakkelijk op elkaar te stapelen.
-
Hierdoor hebben ze een ………………. smeltpunt.
-
Bij kamertemperatuur zijn verzadigde vetten meestal …………………………….,
bijvoorbeeld: ……………………..
Er wordt aangeraden onverzadigde vetten voldoende in te nemen via de voeding. Ze
verlagen de kans op hart- en vaatziekten.

het verschil tussen boter en margarine: harden van oliën
Boter waarin vetten van dierlijke oorsprong zitten, is minder gezond. Het bevat namelijk veel
verzadigde vetten, die het risico op hart- en vaatziekten doen stijgen.
Daarom gebruikt men liever vetten van plantaardige oorsprong. Dit zijn vooral onverzadigde
vetten. Maar hier rijst een probleem: onverzadigde vetten zijn bij kamertemperatuur vloeibaar
(olie), en dus niet goed smeerbaar.
In de fabriek worden deze oliën hard gemaakt. Deze ‘hard
gemaakte’ olie noemt men margarine. Oliën hard maken
(‘harden van oliën’) gebeurt door de dubbele binding in de
vetzuren te doen verdwijnen. Zo verdwijnt immers ook de
‘knik’ in deze vetzuren en worden de vetzuren lineair (een
rechte keten). Dit heeft als gevolg dat de vetzuren goed op
elkaar kunnen gestapeld worden. Hierdoor stijgt de
smelttemperatuur van deze vetten: ze blijven hard (gestold) bij kamertemperatuur, en dus
beter smeerbaar.
Hoe gebeurt dit ‘harden’? De dubbele bindingen verdwijnen door waterstof (H2) te laten
reageren met de dubbele bindingen van de vetzuren. De dubbele binding wordt op die manier
omgezet in een enkele binding.
Het toevoegen (= ‘additie’) van H-atomen op de C-atomen in de dubbele binding, is een
voorbeeld van een additie-reactie.
6
Natuurwetenschappen – hoofdstuk 3
c) aanvulling: essentiële vetzuren



Dit zijn vetzuren die het lichaam niet zelf kan aanmaken. Toch zijn ze noodzakelijk
(essentieel) voor ons lichaam: uit onderzoek bleek dat de groei van jonge kinderen (en dieren)
geschaad werd als deze essentiële vetzuren ontbraken in de voeding. Op dit moment wordt
veel onderzoek gedaan naar de invloed van deze vetzuren op de gezondheid van de mens.
Aangezien we deze vetzuren niet zelf kunnen aanmaken, moeten we deze uit onze voeding
halen.
Er zijn twee belangrijke klassen van essentiële vetzuren: de omega-3-vetzuren en de omega-6vetzuren.
1) omega-3-vetzuren: deze bevatten een eerste dubbele binding tussen het derde C-atoom
en het vierde C-atoom
-
De omega-3-vetzuren zijn afgeleid van linoleenzuur:
Linoleenzuur komt vooral voor in noten (walnoten), groenten (waterkers, spinazie, …),
plantaardige oliën (lijnzaadolie).
-
voorbeelden van omega-3-vetzuren:
o
docosahexaeenzuur (DPA)
o
eicosapentaeenzuur (EPA)
Deze laatste twee omega-3-vetzuren zijn vooral in vis te vinden (zalm, ansjovis,
sardienen, haring, makreel, forel, …).
2) omega-6-vetzuren: deze bevatten een eerste dubbele binding tussen het zesde C-atoom
en het zevende C-atoom
-
De omega-6-vetzuren zijn afgeleid van linolzuur:
-
Linolzuur komt vooral voor in zonnebloemolie, maar ook in de meeste noten en
plantaardige oliën.
-
Voorbeeld van een omega-6-vetzuur: arachidonzuur
Arachidonzuur halen we vooral uit vlees en eidooiers.
7
Natuurwetenschappen – hoofdstuk 3
5. Proteïnen (eiwitten) studeer ook boek p.47-51
De naam ‘eiwit’ is afgeleid van het wit in een kippenei. Dit wit bevat veel eiwitten.
Eiwitten worden ook proteïnen genoemd.
Proteïnen (eiwitten) zijn een belangrijk onderdeel van onze voeding, net als lipiden (vetten) en gluciden
(suikers). We hebben eiwitten nodig voor de opbouw van nieuwe cellen (haarcellen, spiercellen, …)
De cellen van het menselijk lichaam (en van andere organische wezens) zijn voor een belangrijk deel uit
eiwitten opgebouwd.
5.1 Formule - aminozuren
Eiwitten zijn lange ketens van kleinere moleculen: aminozuren.
Een aminozuur (AZ) is een bijzonder carbonzuur (-COOH).
Aan het C-atoom van de COOH-groep, is ook een aminogroep gebonden: NH2.
Daarnaast bevat datzelfde C-atoom nog een R-groep: R stelt een keten van C-atomen voor.
Deze laatste R-groep kan verschillende vormen aannemen: korter of langer, ook andere atomen
dan C en H, bijvoorbeeld S of N of O.
Door de verschillende mogelijkheden voor de R-groep zijn er dus verschillende soorten
aminozuren mogelijk. In de natuur zijn er op die manier …………… aminozuren.
Samengevat: een aminozuur bestaat uit

een vast gedeelte dat bij alle aminozuren hetzelfde is:

een variabel gedeelte dat verschilt bij verschillende aminozuren:
Met die bouwstenen (aminozuren) kunnen ontelbaar veel combinaties gebouwd worden: er kunnen
ontelbaar veel eiwitten (ketens van aminozuren) geproduceerd worden (zie 5.3).
5.2 Proteïnen en voeding - essentiële aminozuren
a) functie van proteïnen uit onze voeding
Ons lichaam verliest voortdurend eiwitten. Denk maar aan de eiwitten die door in het
spijsverteringsstelsel afgescheiden worden. Of de cellen- die opgebouwd zijn uit eiwitten - die een
korte levensduur hebben en vaak vernieuwd worden (bijvoorbeeld de darmcellen worden heel vaak
vernieuwd). Om dit eiwitverlies goed te maken en ons lichaam in stand te houden, moeten we via
de voeding nieuwe eiwitten opnemen.
Daarnaast zorgen eiwitten in de voeding voor 10% van onze dagelijkse energiebehoefte.
De aanbevolen hoeveelheid eiwitten per dag is 0,8 g eiwit per kg lichaamsgewicht.
Dit betekent voor vrouwen ongeveer 55 gram per dag, voor mannen 65 gram per dag.
8
Natuurwetenschappen – hoofdstuk 3
b) essentiële aminozuren
De proteïnen uit onze voeding worden in ons spijsverteringsstelsel afgebroken tot de bouwstenen:
de aminozuren. Deze aminozuren worden dan gebruikt als bouwstof voor de cellen en als
energiebron (brandstof). Als het lichaam bepaalde aminozuren tekort heeft (bijvoorbeeld omdat er
te weinig van die soort via de voeding opgenomen zijn), dan kan het menselijk lichaam de meeste
aminozuren zelf aanmaken.
Maar 8 van de 20 aminozuren kan de mens niet zelf aanmaken. Toch hebben we deze aminozuren
nodig (een tekort kan leiden tot vermoeidheid, verlies van spiermassa en pigmenten, en zelfs de
dood). We noemen ze daarom essentiële aminozuren. We moeten deze opnemen via de voeding.
Via onze dagdagelijkse voeding nemen we voldoende van deze essentiële aminozuren op.
Dierlijke producten zoals vlees, vis, melk, kaas, eieren, … bevatten voldoende eiwitten die ook uit
de essentiële aminozuren opgebouwd zijn.
5.3 Opbouw van een eiwit
Zoals je in 5.1 leerde zijn proteïnen (eiwitten) lange ketens aminozuren.
a) reactie tussen 2 aminozuren: een dipeptide
Twee AZ kunnen zich met elkaar verbinden door een reactie tussen
- de NH2-groep (aminogroep) van het eerste AZ
- en de COOH-groep (carboxylgroep) van het tweede AZ
Bij de binding tussen 2 AZ wordt een watermolecule afgesplitst.
Dit soort reactie is een ………………… reactie. (ook de vorming van di- en polysachariden, en de
vorming van neutrale lipiden gebeurt door dit reactietype, zie paragrafen 3.2 en 4.2).
b) peptidebinding
De twee aminozuren worden aan elkaar gebonden door een CO-NH-groep. Deze groep wordt de
…………………………..genoemd.
Daarom
wordt
een
verbinding
tussen
2
AZ
een
…………………………..genoemd.
c) polypeptiden
Bij het gevormde dipeptide blijven aan de uiteinden van de molecule
nog steeds een NH2-groep en een COOH-groep aanwezig, zodat extra
peptidebindingen kunnen gevormd worden met andere aminozuren. Zo
kunnen ook langere ketens van aminozuren gevormd worden.
Dit noemen we een …………………………........................: een
aaneenschakeling van veel (poly) aminozuren door middel van
peptidebindingen.
Kleine eiwitten bevatten ongeveer 100 aminozuren die aan elkaar
gebonden zijn in een keten. Grote eiwitten kunnen tot 1000 aminozuren
bevatten.
9
Natuurwetenschappen – hoofdstuk 3
d) verschillende soorten eiwitten
Eiwitten worden opgebouwd door aminozuren. Er zijn tienduizenden soorten eiwitten.
Toch zijn er slechts 20 verschillende aminozuren in de natuur. Hoe kan dit?
Eiwitten verschillen door:
1. het …………………………..aminozuren waaruit ze opgebouwd zijn
2. de …………………………..aminozuren die aanwezig zijn in het eiwit (de R-groep)
3. de …………………………..waarin de aanwezige aminozuren voorkomen
Illustratie van een proteïne: het hormoon insuline. Insuline is een eiwit of polypeptide.
De bolletjes op de figuur stellen aminozuren voor.
Ons lichaam heeft insuline nodig voor …………………………..…………………………..
5.4 Functie van eiwitten
Dit zijn enkele belangrijke functies van eiwit:
a) eiwit als bouwstof van cellen
Eiwitten komen voor in





haren, nagels, wol (het eiwit keratine)
huid, kraakbeen, been en tanden (het eiwit collageen en keratine)
spierweefsel (zodat de spieren kunnen samentrekken)
bloed
hormonen
b) eiwit als transportmiddel
Een goed voorbeeld is het eiwit hemoglobine.
Dit is een eiwit dat in rode bloedcellen zit en dizuurstof O 2 kan binden.
In onze longen wordt O2 ingeademd dat opgenomen wordt in het bloed (rond de
longblaasjes zitten dunne bloedvaatjes). dit O2 wordt gebonden op het hemoglobine
van de rode bloedcellen.
Dit zuurstofrijk bloed wordt getransporteerd door het lichaam. Het bloed kan O2
afgegeven aan de weefsels overal in het lichaam (hersencellen, spierweefsel, …).
Dit zuurstof is nodig voor de verbranding van glucose in de weefsels, zodat die energie krijgen. Het
zuurstofarm bloed keert terug naar de longen waar het weer O 2 opneemt – en zo begint alles weer van
voor af aan.
10
Natuurwetenschappen – hoofdstuk 3
c) eiwitten als verdedigingsmiddel
Ons immuunsysteem (=afweersysteem) beschermt ons tegen vreemde
stoffen, zoals bacteriën en virussen die ons lichaam binnendringen.
Deze vreemde stoffen noemen we …………………………...
Eiwitten vormen een belangrijke schakel in het afweersysteem tegen
deze vreemde stoffen. De zogenaamde ………………………….. …….
(=antilichamen = antibodies) zijn eiwitten.
Deze antistoffen binden zich op de vreemde stoffen, waardoor die stoffen onschadelijk gemaakt
worden en afgebroken en verwijderd kunnen worden door het lichaam.
Er zijn miljoenen antistoffen in ons lichaam. Voor de meeste vreemde stoffen is er een antistof die de
vreemde stof kan vastbinden: de vorm van de antilichamen is aangepast aan de vorm van het
antigeen.
d) eiwit als enzyme
Enzymen zijn (bio)katalysatoren.
Katalysatoren zijn stoffen (eiwitten) die een chemische reactie mogelijk maken en/of versnellen.
Biokatalysatoren zijn stoffen die biologische processen in ons lichaam mogelijk maken of versnellen.
Voor verschillende biologische processen zijn er verschillende enzymen
in ons lichaam.
Voorbeeld 1: het enzyme lactase helpt om het melksuiker
lactose (een disacharide opgebouwd uit galactose en
glucose) te verteren (te splitsen) – zie paragraaf 3.2.
Voorbeeld 2: eiwitten uit onze voeding worden verteerd in onze maag
en darm: de eiwitten worden afgebroken tot de
bouwstenen (aminozuren). Deze verteringsreactie wordt
mogelijk gemaakt door enzymen. Deze enzymen zijn zelf
ook eiwitten. De enzymen die de eiwitten uit onze
voeding afbreken, zijn onder andere pepsine (in het
maagsap) en trypsine (in de alvleeskiersappen en de
darmsappen).
11