Voedingsstof eiwitten.pptx

# Structuur en componenten van eiwitten Dit onderwerp behandelt de fundamentele elementen die eiwitten vormen, de algemene structuur van aminozuren en de verschillende niveaus van eiwitstructuur, van primair tot quaternair. ### 1.1 Elementen waaruit eiwitten bestaan Eiwitten zijn opgebouwd uit de volgende elementen: * **N**: Stikstof * **H**: Waterstof * **O**: Zuurstof * **C**: Koolstof Soms kunnen ook de volgende elementen aanwezig zijn: * **S**: Zwavel * **P**: Fosfor ### 1.2 Structuur van eiwitten Eiwitten zijn macromoleculen die functioneren als polymeren van aminozuren. #### 1.2.1 Algemene structuur van een aminozuur Een aminozuur kenmerkt zich door de aanwezigheid van twee functionele groepen: * **Aminegroep**: $-NH_2$ * **Carboxylgroep**: $-COOH$ Daarnaast bezit elk aminozuur een zijketen, aangeduid met 'R', die uniek is voor elk type aminozuur. **Voorbeelden van zijketens:** * **Glycine**: $R = H$-atoom * **Alanine**: $R = CH_3$ (methylgroep) De algemene structuur van een aminozuur kan als volgt worden weergegeven: $$ \begin{array}{c} \text{H} \\ | \\ \text{H}_2\text{N} - \text{C}_\alpha - \text{COOH} \\ | \\ \text{R} \end{array} $$ Hierin is $C_\alpha$ het alfa-koolstofatoom. #### 1.2.2 Binding tussen aminozuren De verbinding tussen aminozuren vindt plaats door middel van een condensatiereactie, waarbij een watermolecuul wordt afgesplitst. Deze binding wordt een peptidebinding genoemd en wordt gevormd tussen de carboxylgroep van het ene aminozuur en de aminogroep van het andere aminozuur. * **Dipeptide**: Een structuur gevormd door twee aminozuren. * **Polypeptideketen**: Langere ketens van verbonden aminozuren, die de basis vormen van eiwitten (ook wel proteïnen genoemd). De structuur en eigenschappen van een eiwit worden bepaald door: * De **lengte** van de keten (het aantal aminozuren). * De **soort** aminozuren (de samenstelling). * De **rangschikking** van de aminozuren (de volgorde in de keten). Er bestaan 20 verschillende soorten aminozuren, wat resulteert in een enorm groot aantal mogelijke combinaties. #### 1.2.3 Niveaus van eiwitstructuur De structuur van eiwitten wordt op vier verschillende niveaus beschreven: ##### 1.2.3.1 Primaire structuur De primaire structuur beschrijft de specifieke lineaire volgorde van aminozuren in een polypeptideketen. De bindingen die hierbij een rol spelen, bevinden zich in de hoofdketen van de aminozuren. ##### 1.2.3.2 Secundaire structuur De secundaire structuur ontstaat door waterstofbruggen die zich vormen tussen verschillende delen van de polypeptideketen. Deze waterstofbruggen worden gevormd tussen een waterstofatoom en een zuurstofatoom. De secundaire structuur resulteert in geordende herhalende structuren, zoals de $\alpha$-helix (spiraalvorm) en het $\beta$-plaatstructuur. ##### 1.2.3.3 Tertiaire structuur De tertiaire structuur beschrijft de driedimensionale vouwing van een enkele polypeptideketen tot een complexe, compacte structuur. Deze vouwing wordt bewerkstelligd door interacties tussen de zijketens (R-groepen) van de aminozuren. Naast waterstofbruggen spelen hierbij ook andere bindingen een rol, zoals zwavelbruggen (disulfidebruggen) en ionbindingen. Er worden twee hoofdtypen tertiaire structuren onderscheiden: * **Globulaire eiwitten**: Deze eiwitten hebben een bolvormige structuur en zijn doorgaans oplosbaar in water. Voorbeelden hiervan zijn bloedeiwitten, melkeiwitten, enzymen en hormonen. * **Fibrillaire eiwitten**: Deze eiwitten bestaan uit lange, parallel lopende spiralen en hebben geen bolvormige structuur. Ze zijn doorgaans onoplosbaar in water. Voorbeelden zijn spiereiwitten, $\alpha$-keratine (in haar en nagels) en collageen (in bindweefsel). ##### 1.2.3.4 Quarternaire structuur De quarternaire structuur treedt op wanneer meerdere polypeptideketens (subunits) samenkomen en interactie aangaan om een functioneel eiwitcomplex te vormen. Deze interacties worden tot stand gebracht door zwakke bindingen tussen de verschillende polypeptideketens. Een bekend voorbeeld is hemoglobine, dat uit vier subeenheden bestaat. > **Tip:** Het onderscheid tussen de verschillende structuurniveaus is cruciaal voor het begrijpen van de functie van eiwitten. Veranderingen in de primaire structuur kunnen leiden tot afwijkingen in alle hogere structuurniveaus en daardoor de functie van het eiwit beïnvloeden. ### 1.3 Soorten aminozuren Er zijn 20 verschillende aminozuren die als bouwstenen voor eiwitten dienen. Deze worden onderverdeeld in twee categorieën op basis van de mate waarin het menselijk lichaam ze kan synthetiseren: #### 1.3.1 Essentiële aminozuren Dit zijn aminozuren die het lichaam niet zelf kan aanmaken en dus via de voeding moeten worden verkregen. Er zijn 8 essentiële aminozuren voor volwassenen: * Fenylalanine * Isoleucine * Leucine * Lysine * Methionine * Threonine * Valine * Tryptofaan Kinderen hebben aanvullend histidine en arginine nodig, waardoor het aantal essentiële aminozuren voor hen op 10 komt. #### 1.3.2 Niet-essentiële aminozuren Dit zijn aminozuren die het lichaam wel zelf kan synthetiseren, vaak uit essentiële aminozuren of andere metabolieten. Voorbeelden hiervan zijn: * Alanine * Arginine * Asparagine * Asparaginezuur * Cysteïne * Glutamine * Glutaminezuur * Glycine * Proline * Serine * Tyrosine > **Voorbeeld:** Als het lichaam voldoende essentiële aminozuren binnenkrijgt, kan het deze gebruiken om niet-essentiële aminozuren te synthetiseren. De relatie kan worden weergegeven als: > > Essentieel aminozuur uit voeding $\rightarrow$ Ander aminozuur (niet-essentieel) > > Niet-essentieel aminozuur in voeding $\rightarrow$ Ander aminozuur (niet-essentieel) ### 1.4 Eiwitten in voedingsmiddelen Eiwitten in voeding zijn soortspecifiek en hun voedingswaarde wordt bepaald door het aantal, de soort en de opeenvolging van de aminozuren. Eiwitten worden ingedeeld in: #### 1.4.1 Volwaardige eiwitten Volwaardige eiwitten leveren alle essentiële aminozuren in voldoende hoeveelheden en de juiste verhoudingen. Eiwitten van dierlijke oorsprong (zoals vlees, vis, melk en eieren) zijn over het algemeen volwaardig en hebben een hoge biologische waarde. #### 1.4.2 Onvolwaardige eiwitten Onvolwaardige eiwitten missen één of meer essentiële aminozuren, of een essentieel aminozuur is in onvoldoende hoeveelheid aanwezig. Dit aminozuur wordt dan het 'limiterende aminozuur' genoemd. Eiwitten van plantaardige oorsprong zijn vaak onvolwaardig. * **Voorbeelden van limiterende aminozuren in plantaardige bronnen:** lysine in tarwe, tryptofaan in maïs. > **Tip:** Door plantaardige voedingsmiddelen te combineren, kan de biologische waarde van de eiwitopname aanzienlijk worden verhoogd. Door bijvoorbeeld graanproducten (laag in lysine) te combineren met peulvruchten (rijk aan lysine), wordt een volwaardiger aminozuurprofiel verkregen. #### 1.4.3 Biologische waarde (BW) De biologische waarde (BW) van een eiwit is een maat voor de mate waarin geabsorbeerde stikstof wordt gebruikt voor weefselopbouw. Een hoge biologische waarde betekent dat het eiwit een goede bron is van alle essentiële aminozuren in de juiste verhouding. * **Dierlijke eiwitten**: Hebben doorgaans een BW van minstens 72% (uitzondering is gelatine, dat tryptofaan mist). * **Plantaardige eiwitten**: Hebben over het algemeen een lagere BW, hoewel sommige bronnen zoals rijst en soja een relatief hoge BW hebben. Het combineren van voedingsmiddelen die elkaar aanvullen qua aminozuursamenstelling is belangrijk voor het verkrijgen van een hoge BW per maaltijd. > **Voorbeeld van combinaties die elkaar aanvullen:** > * Aardappelen + melk > * Graanproducten + melk > * Graanproducten + vlees > * Tarwe + gist > > **Voorbeeld van combinaties die elkaar weinig aanvullen:** > * Graanproducten + graanproducten > * Graanproducten + aardappelen > * Brood + groenten ### 1.5 Plaats van eiwitten in het menselijk lichaam Eiwitten vervullen diverse cruciale functies in het menselijk lichaam: #### 1.5.1 Eiwitten als bouwstoffen Eiwitten vormen de fundamentele bouwstenen van alle dierlijke cellen. Ze zijn essentieel voor de opbouw en het onderhoud van: * Spiercellen * Orgaancellen (bijv. nieren, lever) * Huidcellen, haar en nagels * Celmembranen Ook maken ze deel uit van lichaamsvochten zoals bloed, hormonen en antilichamen. #### 1.5.2 Eiwitten als brandstof In geval van nood, wanneer er onvoldoende koolhydraten of vetten beschikbaar zijn, kunnen eiwitten als energiebron worden verbrand. Per gram levert eiwit $17 \, \text{kJ}$ of $4 \, \text{kcal}$. Een teveel aan eiwitten dat niet voor bouwstoffen wordt gebruikt, kan ook worden omgezet in vet. De volgorde van energieleveranciers in het lichaam is doorgaans: 1. Vetten en suikers 2. Eiwitten (in geval van nood) 3. Vetre serves Dit geldt echter voor de directe energiebehoefte. Voor de opbouw van weefsels is de volgorde anders: 1. Opbouweiwitten: spieren 2. Opbouweiwitten: organen #### 1.5.3 Eiwitten als regulerende stoffen Eiwitten spelen een sleutelrol in het reguleren van diverse lichaamsfuncties: * **Transporteiwitten**: Zoals lipoproteïnen, die vetten transporteren. * **Enzymen**: Katalyseren biochemische reacties, zoals spijsverteringsenzymen. * **Hormonen**: Zoals insuline, die signalen doorgeven. * **Afweerstoffen (antilichamen)**: Beschermen het lichaam tegen ziekteverwekkers. * **Beschermende eiwitten**: Zoals lysozymen. ### 1.6 Aanbevolen hoeveelheid eiwitten De aanbevolen hoeveelheid eiwitten wordt doorgaans uitgedrukt in grammen eiwit per kilogram lichaamsgewicht. Ongeveer 10% van de totale energiebehoefte zou afkomstig moeten zijn van eiwitten. Deze aanbeveling kan variëren afhankelijk van factoren zoals geslacht, leeftijd en activiteitsniveau. #### 1.6.1 Berekening van de aanbevolen eiwitinname Om de dagelijkse eiwitinname te berekenen, kan de volgende methode worden gebruikt: Gegeven: * Dagelijkse aanbevolen energie-inname ($E_{\text{totaal}}$) * Percentage van de energie dat uit eiwit moet komen ($P_{\text{eiwit}}$) * Verbrandingswaarde van eiwit ($E_{\text{per gram}}$) 1. **Bereken de energie uit eiwit**: $$E_{\text{eiwit}} = E_{\text{totaal}} \times \frac{P_{\text{eiwit}}}{100}$$ 2. **Bereken de benodigde hoeveelheid eiwit in gram**: $$\text{Gram eiwit} = \frac{E_{\text{eiwit}}}{E_{\text{per gram}}}$$ **Voorbeeld:** Een meisje van 17 jaar met een lichaamsmassa van 60 kg heeft een dagelijkse aanbevolen energie-inname van $10300 \, \text{kJ}$. De aanbevolen hoeveelheid eiwit is 10% van de totale energie. * **Stap 1**: Energie uit eiwit $E_{\text{eiwit}} = 10300 \, \text{kJ} \times \frac{10}{100} = 1030 \, \text{kJ}$ * **Stap 2**: Benodigde hoeveelheid eiwit De verbrandingswaarde van 1 gram eiwit is $17 \, \text{kJ}$. Gram eiwit $= \frac{1030 \, \text{kJ}}{17 \, \text{kJ/g}} \approx 60.6 \, \text{gram}$ Het meisje dient dus ongeveer 60.6 gram eiwit per dag in te nemen. ### 1.7 Stoornissen bij eiwitdeficiëntie Een tekort aan eiwitten of essentiële aminozuren kan leiden tot ernstige gezondheidsproblemen, met name wanneer er ook een tekort aan calorieën is (proteïne-caloriemalnutritie). #### 1.7.1 Gevolgen van eiwitdeficiëntie * Groeivertraging of -stop bij kinderen. * Slechte wondgenezing. * Oedeem (vochtophoping). * Verschrompeling en functieverlies van vitale weefsels. * Vetting van de lever. * Veranderingen in huid- en haarkleur. * Verminderde weerstand tegen infecties. #### 1.7.2 Proteïne-caloriemalnutritie (PCM) Dit is een ernstige vorm van ondervoeding waarbij er zowel een tekort is aan calorieën als aan eiwitten. Het komt vaker voor in ontwikkelingslanden, maar kan ook voorkomen in westerse landen bij bepaalde ziektebeelden of marginale inname. Er zijn twee klassieke syndromen geassocieerd met PCM: ##### 1.7.2.1 Marasmus Marasmus ontstaat door een algemeen gebrek aan energie- en eiwitrijke voeding, vaak voorafgegaan of vergezeld door infectieziekten. * **Symptomen**: Extreme vermagering, dunne en droge huid, verdwijnen van onderhuids vet, sterk gekrompen spieren, minder bloedvolume. * **Behandeling**: Kleine, frequente maaltijden met volwaardig voedsel, vitaminesupplementen, behandeling van infecties en diarree. ##### 1.7.2.2 Kwashiorkor Kwashiorkor ontstaat door een overmaat aan koolhydraten en een tekort aan eiwitten, vaak gezien bij kinderen die na borstvoeding uitsluitend rijstpap of soortgelijke koolhydraatrijke voeding krijgen. * **Symptomen**: Achterstand in groei, oedeem (met name in buik en ledematen), verschrompeling en functieverlies van vitale weefsels, vervetting van de lever, wankleurige huid en haar, diarree, gebrek aan eetlust. * **Behandeling**: Voldoende eiwitrijk voedsel (vaak via neussonde), bloedtransfusies, behandeling van infectieziekten. Een combinatie van marasmus en kwashiorkor kan ook voorkomen (marasmus-kwashiorkor). ### 1.8 Eiwitstoornissen bij teveel Hoewel zeldzaam, kan een extreem hoge eiwitinname ook tot problemen leiden: * Verhoogde uitscheiding van zuren, calcium en andere stoffen via de urine. * Mogelijke afname van de nierfunctie bij reeds bestaande nierproblemen. * Negatieve calciumbalans. * Opstapeling van ureum in gewrichten, wat kan bijdragen aan jicht. --- # Eiwitten in voedingsmiddelen en biologische waarde Dit onderwerp behandelt het eiwitgehalte in voedingsmiddelen, het onderscheid tussen essentiële en niet-essentiële aminozuren, volwaardige en onvolwaardige eiwitten, en het concept van biologische waarde. ### 2.1 Structuur en samenstelling van eiwitten Eiwitten zijn macromoleculen die bestaan uit polymeren van aminozuren. Elk aminozuur heeft een algemene structuur met een aminegroep ($NH_2$), een carboxylgroep ($COOH$), een waterstofatoom, en een zijketen (R-groep) die varieert per aminozuur. Voorbeelden van R-groepen zijn een waterstofatoom in glycine en een methylgroep in alanine. #### 2.1.1 Bindingen tussen aminozuren Aminozuren verbinden zich door middel van een condensatiereactie, waarbij een watermolecuul wordt afgesplitst en een peptidebinding ontstaat tussen de carboxylgroep van het ene aminozuur en de aminogroep van het andere. Langere ketens van aminozuren worden polypeptideketens genoemd, en deze vormen eiwitten (proteïnen). #### 2.1.2 Primaire, secundaire, tertiaire en quaternaire structuur De structuur en eigenschappen van een eiwit worden bepaald door de lengte van de keten (aantal aminozuren), het type aminozuren en hun rangschikking (volgorde). Er worden vier structuurniveaus onderscheiden: * **Primaire structuur:** De volgorde van aminozuren in de polypeptideketen, verbonden door peptidebindingen. * **Secundaire structuur:** Regelmatige, herhalende structuren zoals spiralen, gevormd door waterstofbruggen tussen verschillende peptideketens. Hierbij vormt een waterstofatoom een brug tussen een zuurstofatoom en een stikstofatoom. * **Tertiaire structuur:** De driedimensionale vouwing van de polypeptideketen, bepaald door interacties (zoals zwavelbruggen) tussen de R-groepen van de aminozuren. Dit leidt tot twee hoofdtypen eiwitten: * **Globulaire eiwitten:** Bolvormige structuren, vaak oplosbaar in water (bv. bloedeiwitten, melkeiwitten, enzymen, hormonen). * **Fibrillaire eiwitten:** Lange, vezelige structuren, vaak onoplosbaar in water (bv. spiereiwitten, alfa-keratine, collageen). * **Quaternaire structuur:** De interactie tussen meerdere polypeptideketens, waarbij zwakke bindingen ontstaan. Een voorbeeld hiervan is hemoglobine. ### 2.2 Eiwitgehalte in voedingsmiddelen Eiwitten zijn macronutriënten die essentieel zijn voor het menselijk lichaam. Dieren kunnen essentiële aminozuren niet zelf opbouwen en zijn afhankelijk van hun voeding, terwijl planten deze zelf kunnen synthetiseren met behulp van koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof en zwavel. Eiwitten zijn bouwstoffen voor dierlijke cellen, waaronder spiercellen, orgaancellen, huid en nagels, en zijn ook aanwezig in lichaamsvochten zoals bloed, hormonen en afweerstoffen. #### 2.2.1 Soorten aminozuren Er zijn twee hoofdgroepen aminozuren: * **Essentiële aminozuren:** Dit zijn aminozuren die het lichaam niet zelf kan aanmaken en dus via de voeding moeten worden opgenomen. Er zijn acht essentiële aminozuren: fenylalanine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, threonine, valine en tryptofaan. Voor kinderen is histidine en arginine ook essentieel. * **Niet-essentiële aminozuren:** Deze aminozuren kan het lichaam zelf aanmaken, vaak uit essentiële aminozuren. Voorbeelden zijn alanine, arginine, asparagine, asparaginezuur, cysteïne, glutamine, glutaminezuur, glycine, histidine, proline, serine en tyrosine. > **Tip:** Het lichaam heeft een constante aanvoer van alle essentiële aminozuren nodig voor de synthese van eiwitten. Een tekort aan één essentieel aminozuur kan de eiwitsynthese beperken, zelfs als andere aminozuren in overvloed aanwezig zijn. ### 2.3 Volwaardige en onvolwaardige eiwitten Eiwitten worden ingedeeld op basis van hun aminozuursamenstelling en biologische waarde: * **Volwaardige eiwitten:** Deze bevatten alle essentiële aminozuren in voldoende hoeveelheden en de juiste verhoudingen. Eiwitten van dierlijke oorsprong (vlees, vis, melk, eieren) zijn over het algemeen volwaardig en hebben een hoge biologische waarde. * **Onvolwaardige eiwitten:** Deze missen één of meer essentiële aminozuren, of bevatten ze in onvoldoende hoeveelheden. Het aminozuur dat in de laagste hoeveelheid aanwezig is, wordt het limiterende aminozuur genoemd. Plantaardige eiwitten zijn vaak onvolwaardig (bv. lysine in tarwe, tryptofaan in maïs), hoewel peulvruchten, noten en zaden een betere aminozuursamenstelling hebben. #### 2.3.1 Combineren van eiwitten Door verschillende voedingsmiddelen te combineren, kunnen onvolwaardige eiwitten elkaar aanvullen en zo een volwaardige aminozuursamenstelling creëren. * **Voorbeelden van combinaties die elkaar aanvullen:** * Tarwe en maïs (aanvulling van lysine en methionine) * Soja en maïs (aanvulling van lysine en methionine) * Ei en maïs (maakt het eiwit volwaardig) * **Voorbeelden van combinaties die elkaar weinig aanvullen:** * Graanproducten en graanproducten * Graanproducten en aardappelen * Brood en groenten > **Voorbeeld:** Het combineren van tarwe (tekort aan lysine) met bijvoorbeeld een klein beetje melk (rijk aan lysine) resulteert in een maaltijd met een volwaardiger aminozuurprofiel. ### 2.4 Biologische waarde (BW) De biologische waarde (BW) van een eiwit geeft aan welk percentage van de geabsorbeerde stikstof door het lichaam wordt gebruikt voor eiwitsynthese. Een hoge biologische waarde betekent dat een eiwit efficiënt wordt opgenomen en gebruikt door het lichaam. * **Dierlijke eiwitten** hebben doorgaans een BW van minstens 72%, met uitzondering van gelatine dat geen tryptofaan bevat. * **Plantaardige eiwitten** hebben over het algemeen een lagere BW, met uitzondering van rijst en soja die een hoge BW hebben. Om de biologische waarde van de inname te optimaliseren, is het belangrijk om voldoende essentiële aminozuren in een verteerbare vorm per maaltijd te consumeren. ### 2.5 Eiwitten in het menselijk lichaam en energie * **Bouwstoffen:** Zoals eerder vermeld, fungeren eiwitten als bouwstenen voor cellen, weefsels en lichaamsvochten. * **Brandstof:** Bij een overschot aan eiwitten, of wanneer er onvoldoende koolhydraten en vetten beschikbaar zijn, kunnen eiwitten worden verbrand voor energie. Eén gram eiwit levert ongeveer 17 kJ (4 kcal) op. Dit gebeurt in geval van nood, waarbij eerst bewegingsspieren worden afgebroken en daarna orgaaneiwitten. * Volgorde van energieleveranciers (prioriteit): 1. Koolhydraten en vetten 2. Eiwitten (bij tekort aan 1) 3. Vetreserves 4. Opbouwweiwitten (spieren) 5. Opbouwweiwitten (organen) 6. Bij langdurig tekort leiden tot ziektes en dood. * **Regulerende stoffen:** Eiwitten spelen een cruciale rol als regulerende stoffen in het lichaam, zoals: * **Transporteiwitten:** Bv. lipoproteïnen die vetten transporteren. * **Enzymen:** Versnellen chemische reacties, bv. spijsverteringsenzymen. * **Hormonen:** Bv. insuline reguleert de bloedsuikerspiegel. * **Afweerstoffen:** Bv. antilichamen beschermen tegen ziekteverwekkers. * **Beschermende eiwitten:** Zoals antilichamen. ### 2.6 Aanbevolen hoeveelheid eiwitten en stoornissen De aanbevolen hoeveelheid eiwitten wordt uitgedrukt in gram eiwit per kilogram lichaamsgewicht en bedraagt ongeveer 10% van de totale energiebehoefte, afhankelijk van geslacht, leeftijd en activiteitsniveau. #### 2.6.1 Stoornissen bij eiwitdeficiëntie Een tekort aan eiwitten (of essentiële aminozuren) kan leiden tot diverse problemen, met name groeivertraging of -stop en slechte wondheling. Dit kan ontstaan door onvoldoende calorie-inname in het algemeen (proteïne-caloriemalnutritie). * **Marasmus:** Een ernstige vorm van ondervoeding door een tekort aan zowel energie als eiwitten, vaak vergezeld van infectieziekten. Symptomen zijn extreme vermagering, droge huid, verdwenen onderhuids vet en gekrompen spieren. Behandeling omvat frequente maaltijden met volwaardig voedsel, vitaminesupplementen en behandeling van infecties. * **Kwashiorkor:** Een gebrekziekte veroorzaakt door een overmaat aan koolhydraten en een tekort aan eiwitten. Kenmerkende symptomen zijn groeiachterstand, oedeem (vochtophoping), verschrompeling van vitale weefsels, leververvetting en verkleurde huid en haar. Behandeling vereist voldoende eiwitrijk voedsel, soms via een neussonde, en bloedtransfusies. #### 2.6.2 Stoornissen bij een teveel aan eiwitten Hoewel minder voorkomend, kan een extreem hoge eiwitinname leiden tot problemen zoals verdikking door vetopslag, verhoogde uitscheiding van zuren, calcium en andere stoffen via de urine, afname van de nierfunctie en een negatieve calciumbalans. Opstapeling van ureum in gewrichten kan jicht veroorzaken. #### 2.6.3 Eiwitberekening De aanbevolen dagelijkse hoeveelheid eiwitten kan worden berekend op basis van de totale energiebehoefte en het percentage energie dat uit eiwitten mag komen. > **Voorbeeld Berekening:** Een meisje van 17 jaar met een lichaamsmassa van 60 kg heeft een dagelijkse energiebehoefte van 10300 kJ. De aanbevolen hoeveelheid energie uit eiwitten is 10%. > > * **Stap 1:** Bereken de energie uit eiwit: > $$ \text{Energie uit eiwit} = \frac{10\%}{100\%} \times 10300 \text{ kJ} = 1030 \text{ kJ} $$ > * **Stap 2:** Gebruik de verbrandingswaarde van eiwitten (1 g eiwit = 17 kJ): > $$ \text{Gram eiwit} = \frac{\text{Energie uit eiwit}}{\text{Verbrandingswaarde per gram}} $$ > * **Stap 3:** Bereken het aantal gram eiwit: > $$ \text{Gram eiwit} = \frac{1030 \text{ kJ}}{17 \text{ kJ/g}} \approx 60.6 \text{ gram} $$ > > Het meisje dient per dag ongeveer 60.6 gram eiwitten in te nemen. --- # Functies van eiwitten in het menselijk lichaam Eiwitten vervullen cruciale en diverse rollen in het menselijk lichaam, variërend van structurele ondersteuning en transport tot enzymatische en hormonale functies. ### 3.1 De bouwstenen van eiwitten: aminozuren Eiwitten zijn macromoleculen die opgebouwd zijn uit kleinere eenheden genaamd aminozuren. Deze aminozuren zijn polymeren die aan elkaar gekoppeld worden. #### 3.1.1 Algemene structuur van een aminozuur Een typisch aminozuur bevat twee functionele groepen: * Een aminegroep ($-\text{NH}_2$). * Een carboxylgroep ($-\text{COOH}$). Daarnaast bezit elk aminozuur een zijketen, aangeduid met R, die uniek is voor elk type aminozuur. Deze zijketen bepaalt de specifieke eigenschappen van het aminozuur. Twee voorbeelden zijn: * Glycine, met $\text{R} = \text{H-atoom}$. * Alanine, met $\text{R} = \text{methylgroep}$ ($\text{CH}_3$). #### 3.1.2 Bindingen tussen aminozuren De verbinding tussen aminozuren vindt plaats via een condensatiereactie, waarbij een watermolecuul wordt afgesplitst. Deze binding wordt een peptidebinding genoemd en vormt zich tussen de carboxylgroep van het ene aminozuur en de aminegroep van het andere. Langere ketens van aan elkaar geschakelde aminozuren worden polypeptideketens genoemd, en deze vormen uiteindelijk de eiwitten of proteïnen. #### 3.1.3 Soorten en rangschikking van aminozuren Er bestaan twintig verschillende soorten aminozuren. De structuur en eigenschappen van een eiwit worden bepaald door: * De lengte van de keten (het aantal aminozuren). * Het soort aminozuur (de samenstelling). * De rangschikking van de aminozuren (de volgorde in de keten). #### 3.1.4 Soorten aminozuren: essentieel en niet-essentieel De 20 aminozuren worden onderverdeeld in twee categorieën: * **Essentiële aminozuren:** Dit zijn aminozuren die het menselijk lichaam niet zelf kan aanmaken en dus via de voeding opgenomen moeten worden. Er zijn acht essentiële aminozuren: fenylalanine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, threonine, valine en tryptofaan. Kinderen hebben ook histidine en arginine nodig als essentiële aminozuren. * **Niet-essentiële aminozuren:** Deze aminozuren kan het lichaam zelf synthetiseren, vaak uit essentiële aminozuren. Voorbeelden hiervan zijn alanine, arginine, asparagine, asparaginezuur, cysteïne, glutamine, glutaminezuur, glycine, proline, serine en tyrosine. > **Tip:** Het is cruciaal om voldoende essentiële aminozuren binnen te krijgen via de voeding, omdat het lichaam hier zelf niet voor kan zorgen. ### 3.2 Structurele niveaus van eiwitten Eiwitten kennen vier hiërarchische structurele niveaus die hun uiteindelijke vorm en functie bepalen: #### 3.2.1 Primaire structuur De primaire structuur verwijst naar de specifieke lineaire volgorde van aminozuren in de polypeptideketen, bepaald door de peptidebindingen in de hoofdketen. #### 3.2.2 Secundaire structuur De secundaire structuur ontstaat door waterstofbruggen tussen verschillende delen van de polypeptideketen. Dit leidt tot regelmatig terugkerende structuren, zoals de $\alpha$-helix (spiraalvorm) en het $\beta$-plaat. #### 3.2.3 Tertiaire structuur De tertiaire structuur is de driedimensionale vouwing van een polypeptideketen, gevormd door interacties tussen de zijketens (R-groepen) van de aminozuren. Naast waterstofbruggen spelen hierbij ook andere bindingen, zoals zwavelbruggen (disulfidebruggen) tussen cysteïne-residuen, een belangrijke rol. * **Globulaire eiwitten:** Deze eiwitten hebben een bolvormige structuur en zijn meestal oplosbaar in water. Voorbeelden zijn bloedeiwitten, melkeiwitten, enzymen en hormonen. * **Fibrillaire eiwitten:** Deze eiwitten hebben een langgerekte, vezelachtige structuur en zijn over het algemeen onoplosbaar in water. Voorbeelden zijn spiereiwitten (zoals actine en myosine), $\alpha$-keratine (in haar en nagels) en collageen (in bindweefsel). #### 3.2.4 Quarternaire structuur De quarternaire structuur treedt op wanneer meerdere polypeptideketens (subunits) met elkaar interageren om een functioneel eiwitcomplex te vormen. Deze interacties worden in stand gehouden door zwakke bindingen. Een bekend voorbeeld is hemoglobine, dat uit vier polypeptideketens bestaat. ### 3.3 Eiwitten in voeding en hun biologische waarde Eiwitten komen voor in zowel dierlijke als plantaardige voedingsmiddelen. #### 3.3.1 Eiwitbronnen * **Dierenrijk:** Dieren zijn de meest voorkomende bron van hoogwaardige eiwitten. Ze kunnen essentiële aminozuren niet zelf opbouwen en verkrijgen deze via hun voeding. * **Plantenrijk:** Planten kunnen aminozuren zelf opbouwen uit koolstof, waterstof, zuurstof (via fotosynthese) en voedingsstoffen uit de bodem (stikstof, zwavel, fosfor). Eiwitrijke plantaardige bronnen zijn peulvruchten, noten en zaden. #### 3.3.2 Volwaardige en onvolwaardige eiwitten Eiwitten in voedingsmiddelen worden ingedeeld op basis van hun aminozuursamenstelling: * **Volwaardige eiwitten:** Deze bevatten alle essentiële aminozuren in voldoende hoeveelheden en in de juiste verhoudingen. Eiwitten van dierlijke oorsprong (vlees, vis, melk, eieren) zijn doorgaans volwaardig en hebben een hoge biologische waarde. * **Onvolwaardige eiwitten:** Deze missen één of meer essentiële aminozuren, of bevatten ze in onvoldoende hoeveelheden. Het aminozuur dat in de laagste hoeveelheid aanwezig is, wordt het limiterende aminozuur genoemd. Voorbeelden zijn lysine in tarwe en tryptofaan in maïs. Plantaardige eiwitten zijn vaak onvolwaardig en hebben een lagere biologische waarde. > **Tip:** Door verschillende plantaardige eiwitbronnen te combineren (bv. granen met peulvruchten), kan het lichaam alle benodigde essentiële aminozuren verkrijgen, waardoor een volwaardige eiwitinname wordt gewaarborgd. #### 3.3.3 Biologische waarde (BW) De biologische waarde (BW) van een eiwit geeft aan welk percentage van de geabsorbeerde stikstof daadwerkelijk wordt gebruikt voor de opbouw van lichaamseiwitten. Een hoge BW impliceert dat het eiwit alle essentiële aminozuren in de gewenste verhouding bevat en goed verteerbaar is. * Dierlijke eiwitten hebben doorgaans een BW van minstens 72% (uitzondering is gelatine, dat geen tryptofaan bevat). * Plantaardige eiwitten hebben een lagere BW, hoewel rijst en soja relatief hoge BW's hebben. ### 3.4 Functies van eiwitten in het menselijk lichaam Eiwitten vervullen een breed scala aan essentiële functies: #### 3.4.1 Eiwitten als bouwstoffen Eiwitten zijn fundamentele bouwstenen voor alle cellen en weefsels in het lichaam. Ze vormen structurele componenten van: * Dierlijke cellen, waaronder spiercellen, orgaancellen (zoals in nieren en lever). * Huid, nagels en haar. * Lichaamsvochten, zoals bloed. * Celmembranen. * Afweerstoffen die het immuunsysteem ondersteunen. #### 3.4.2 Eiwitten als brandstof Hoewel koolhydraten en vetten de primaire energiebronnen zijn, kunnen eiwitten in tijden van nood of bij overmatige inname als brandstof dienen. * De verbrandingswaarde van 1 gram eiwit is ongeveer 17 kJ (of 4 kcal). * Bij een overschot aan eiwitten kan het lichaam deze omzetten in vetten voor opslag. * In situaties met onvoldoende koolhydraten of vetten, wordt eerst de opname van bewegingsspieren aangetast, gevolgd door orgaaneiwitten. > **Volgorde van energieleveranciers:** > 1. Vetten en suikers (koolhydraten) > 2. Eiwitten > 3. Vetreserves > 4. Opbouweiwitten: spieren > 5. Opbouweiwitten: organen > 6. In extreme gevallen: ziekte en dood #### 3.4.3 Eiwitten als regulerende stoffen Eiwitten spelen een sleutelrol in de regulatie van lichaamsfuncties: * **Transporteiwitten:** Ze transporteren diverse stoffen door het bloed, zoals lipoproteïnen die vetten transporteren. * **Enzymen:** Deze versnellen biochemische reacties in het lichaam, zoals spijsverteringsenzymen die helpen bij de afbraak van voedsel. * **Hormonen:** Sommige hormonen, zoals insuline, zijn eiwitten en regelen lichaamsprocessen. * **Afweerstoffen (antistoffen):** Deze beschermen het lichaam tegen ziekteverwekkers. Lysozyme is een voorbeeld van een beschermend eiwit. ### 3.5 Aanbevolen hoeveelheid eiwitten en tekorten De aanbevolen dagelijkse hoeveelheid (ADH) eiwitten wordt doorgaans uitgedrukt in gram per kilogram lichaamsgewicht en bedraagt ongeveer 10% van de totale dagelijkse energie-inname. Deze hoeveelheid kan variëren afhankelijk van factoren zoals geslacht, leeftijd en activiteitsniveau. #### 3.5.1 Stoornissen bij eiwittekorten Een tekort aan eiwitten (of aminozuren) kan leiden tot diverse gezondheidsproblemen: * **Groeivertraging of -stop:** Essentieel voor de ontwikkeling, vooral bij kinderen. * **Slechte wondheling:** Eiwitten zijn nodig voor weefselherstel. * **Proteïne-caloriemalnutritie (PCM):** Dit is een ernstige ondervoeding die zowel een tekort aan eiwitten als aan calorieën omvat. > **Oorzaken en vormen van PCM:** > * **Marasmus:** Ontstaat door een ernstig tekort aan zowel energie (calorieën) als eiwitten. Symptomen zijn extreme vermagering, dunne en droge huid, verlies van onderhuids vet en gekrompen spieren. Vaak verergerd door infectieziekten. > * **Kwashiorkor:** Ontstaat door een tekort aan eiwitten, vaak in combinatie met een overmaat aan koolhydraten. Symptomen zijn groeiachterstand, oedeem (vochtophoping), verschrompeling van vitale weefsels, leververvetting en verkleuring van huid en haar. Wordt vaker gezien bij kinderen die worden gespeend en onvoldoende eiwitrijk voedsel krijgen. > * **Kwashiorkor-marasmus:** Een combinatie van beide aandoeningen. #### 3.5.2 Gevolgen van een teveel aan eiwitten Hoewel minder voorkomend dan tekorten, kan een chronisch overmatige eiwitinname ook leiden tot problemen: * **Verhoogde uitscheiding:** Meer uitscheiding van zuren, calcium en andere stoffen via de urine. * **Nierfunctieafname:** De nieren moeten harder werken om de verhoogde afbraakproducten van eiwitten, zoals ureum, te verwerken. * **Negatieve calciumbalans:** Kan leiden tot botontkalking. * **Opstapeling van ureum in gewrichten:** Kan bijdragen aan jicht. > **Berekening van de ADH eiwitten:** > Als richtlijn kan men de volgende stappen volgen: > 1. Bereken de totale aanbevolen energie-inname in kilojoules (kJ). > 2. Bepaal welk percentage van de totale energie uit eiwitten moet komen (vaak rond de 10%). > 3. Bereken de energie die uit eiwitten moet komen: $$ \text{Energie uit eiwit (kJ)} = \text{Totale energie (kJ)} \times \frac{\% \text{ eiwit}}{100\%} $$ > 4. Gebruik de verbrandingswaarde van eiwitten (1 gram eiwit = 17 kJ) om de benodigde hoeveelheid eiwitten in gram te berekenen: $$ \text{Benodigde gram eiwit} = \frac{\text{Energie uit eiwit (kJ)}}{17 \text{ kJ/g eiwit}} $$ --- # Eiwitstoornissen en tekorten Dit onderwerp behandelt de gevolgen van eiwittekorten, waaronder marasmus en kwashiorkor, en de mogelijke problemen bij een overmaat aan eiwitten. ### 4.1 Eiwitten in de voeding en hun biologische waarde Eiwitten zijn essentiële macronutriënten die opgebouwd zijn uit aminozuren. Er zijn 20 verschillende aminozuren, waarvan er 8 essentieel zijn (fenylalanine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, threonine, valine en tryptofaan). Kinderen hebben daarnaast ook histidine en arginine nodig als essentiële aminozuren. Niet-essentiële aminozuren kan het lichaam zelf aanmaken. Eiwitten in de voeding kunnen worden ingedeeld op basis van hun aminozuursamenstelling en verhoudingen: * **Volwaardige eiwitten:** Bevatten alle essentiële aminozuren in voldoende hoeveelheden en de juiste verhoudingen. Deze komen voornamelijk uit dierlijke bronnen zoals vlees, vis, melk en eieren en hebben een hoge biologische waarde. * **Onvolwaardige eiwitten:** Eén of meer essentiële aminozuren ontbreken of zijn in onvoldoende mate aanwezig. Dit limiterende aminozuur bepaalt de kwaliteit van het eiwit. Plantaardige eiwitten zijn vaak onvolwaardig, met uitzonderingen zoals peulvruchten, noten en zaden. De **biologische waarde (BW)** van een eiwit geeft aan welk percentage van de geabsorbeerde stikstof wordt gebruikt voor eiwitsynthese, rekening houdend met de aanwezigheid van alle essentiële aminozuren in de juiste verhouding. Dierlijke eiwitten hebben doorgaans een hogere BW (minimaal 72%, met uitzondering van gelatine) dan plantaardige eiwitten. Door plantaardige eiwitbronnen te combineren, zoals granen met peulvruchten, kan een volwaardige aminozuursamenstelling worden verkregen. > **Tip:** Het combineren van verschillende eiwitbronnen gedurende de dag is belangrijk om ervoor te zorgen dat alle essentiële aminozuren in voldoende mate worden opgenomen. ### 4.2 Eiwitten in het menselijk lichaam Eiwitten spelen diverse cruciale rollen in het menselijk lichaam: * **Bouwstoffen:** Ze vormen de basis voor dierlijke cellen, waaronder spiercellen, orgaancellen, huid en nagels. Ze zijn ook essentieel voor lichaamsvochten zoals bloed, hormonen en antistoffen. * **Brandstof:** Bij een tekort aan koolhydraten en vetten kunnen eiwitten worden verbrand voor energie. 1 gram eiwit levert ongeveer 17 kJ of 4 kcal. Een overmaat aan eiwitten kan worden omgezet in vet. De volgorde van energieopname in tijden van nood is: eerst vetten en suikers, dan eiwitten (eerst spiereiwitten, daarna orgaaneiwitten), en tot slot vetreserves. * **Regulerende stoffen:** Eiwitten fungeren als transporteiwitten (bv. lipoproteïnen), enzymen (bv. spijsverteringsenzymen), hormonen (bv. insuline), afweerstoffen en beschermende eiwitten (bv. antilichamen). ### 4.3 Aanbevolen hoeveelheid eiwitten De aanbevolen hoeveelheid eiwitten wordt uitgedrukt in gram eiwit per kilogram lichaamsgewicht. Gemiddeld is dit ongeveer 10% van de totale energiebehoefte, maar het kan variëren afhankelijk van geslacht, leeftijd en activiteitsniveau. ### 4.4 Stoornissen bij eiwitdeficiëntie (tekort) Een tekort aan eiwitten kan leiden tot groeivertraging of -stop en slechte wondheling. Dit kan het gevolg zijn van een onvoldoende opname van calorieën, wat leidt tot proteïne-caloriemalnutritie of energiemalnutritie. * **Marasmus:** Een ernstig tekort aan zowel energie als eiwitten, vaak verergerd door infectieziekten. Symptomen zijn extreme vermagering, dunne en droge huid, verdwenen onderhuids vet, gekrompen spieren en een verminderd bloedvolume. De behandeling omvat frequente maaltijden met volwaardig voedsel, vitaminesupplementen en behandeling van infecties en diarree. * **Kwashiorkor:** Ontstaat door een overmaat aan koolhydraten en een tekort aan eiwitten. Symptomen omvatten groeiachterstand, oedeem (vochtophoping), verschrompeling en functieverlies van vitale weefsels, leververvetting, wankleurige huid en haar, diarree en gebrek aan eetlust. De behandeling bestaat uit eiwitrijke voeding via een neussonde, bloedtransfusies en behandeling van infecties. Er bestaat ook een overlap tussen marasmus en kwashiorkor, waarbij kenmerken van beide aandoeningen aanwezig zijn. ### 4.5 Problemen bij een overmaat aan eiwitten Een overmaat aan eiwitten kan leiden tot verdikking door vetopslag. Daarnaast kan het de uitscheiding van zuren, calcium en andere stoffen via de urine verhogen, wat kan leiden tot nierproblemen en een negatieve calciumbalans. Opstapeling van ureum in de gewrichten kan leiden tot jicht. **Voorbeeld berekening aanbevolen eiwitinname:** Een meisje van 17 jaar weegt 60 kg en heeft een aanbevolen dagelijkse energie-inname van 10300 kJ. De aanbevolen eiwitinname is 10% van de totale energiebehoefte. **Stap 1: Bereken de aanbevolen energie uit eiwitten.** $$ \text{Energie uit eiwit} = 10300 \text{ kJ} \times \frac{10}{100} = 1030 \text{ kJ} $$ **Stap 2: Gebruik de verbrandingswaarde van eiwitten.** 1 gram eiwit levert 17 kJ energie op. **Stap 3: Reken de energie terug naar gram eiwit.** $$ \text{Hoeveelheid eiwit} = \frac{1030 \text{ kJ}}{17 \text{ kJ/g}} \approx 60.6 \text{ gram} $$ Het meisje dient dus ongeveer 60.6 gram eiwitten per dag in te nemen. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Eiwit | Een complex macromolecuul dat is opgebouwd uit aminozuren, essentieel voor veel biologische processen en structuren in levende organismen. | | Aminozuur | De bouwsteen van eiwitten, gekenmerkt door de aanwezigheid van een aminefunctie en een carboxylfunctie, met een variabele zijketen (R-groep). | | Peptidebinding | De chemische binding die ontstaat tussen twee aminozuren door middel van een condensatiereactie, waarbij een watermolecuul wordt afgesplitst. | | Polypeptideketen | Een lange keten van aminozuren die door peptidebindingen aan elkaar zijn gekoppeld; meerdere van deze ketens kunnen samen een eiwit vormen. | | Primaire structuur | De specifieke lineaire volgorde van aminozuren in een polypeptideketen, bepaald door de genetische code. | | Secundaire structuur | Lokale, herhalende driedimensionale structuren binnen een polypeptideketen, zoals alfa-helices en bèta-plaatstructuren, voornamelijk gestabiliseerd door waterstofbruggen. | | Tertiaire structuur | De algehele driedimensionale vouwing van een enkele polypeptideketen, die wordt bepaald door interacties tussen de R-groepen van de aminozuren, zoals zwavelbruggen en waterstofbruggen. | | Quarternaire structuur | De ruimtelijke ordening van meerdere polypeptideketens die samen één functioneel eiwit vormen, waarbij de interacties tussen de ketens zorgen voor stabiliteit. | | Essentiële aminozuren | Amino's die het menselijk lichaam niet zelf kan aanmaken en die via de voeding moeten worden verkregen; er zijn 8 soorten voor volwassenen. | | Niet-essentiële aminozuren | Amino's die het menselijk lichaam zelf kan synthetiseren, vaak uit andere aminozuren of uit koolhydraten en vetten. | | Volwaardig eiwit | Een eiwit dat alle essentiële aminozuren in voldoende hoeveelheden en verhoudingen bevat om aan de behoeften van het lichaam te voldoen. | | Onvolwaardig eiwit | Een eiwit dat één of meer essentiële aminozuren mist of in onvoldoende hoeveelheden bevat, waardoor het de eiwitsynthese beperkt. | | Biologische waarde (BW) | Een maatstaf die aangeeft hoe efficiënt het lichaam de eiwitten uit voeding kan benutten voor groei en herstel, gerelateerd aan de beschikbaarheid van essentiële aminozuren. | | Macronutriënt | Voedingsstoffen die het lichaam in grote hoeveelheden nodig heeft voor energie en groei, zoals koolhydraten, vetten en eiwitten. | | Marasmus | Een ernstige vorm van ondervoeding gekenmerkt door extreme vermagering en verlies van spiermassa en onderhuids vet, veroorzaakt door een tekort aan zowel calorieën als eiwitten. | | Kwashiorkor | Een eiwitdeficiëntieziekte die optreedt ondanks voldoende calorie-inname, gekenmerkt door oedeem (zwelling), leververvetting en groeistoornissen. |