Samenvatting Biologie: Voeding en Vertering, 6V

Elke dag hebben we te maken met voeding. Voedingsstoffen hebben verschillende functies en worden door het verteringsstelsel van de mens verteerd. Hierbij spelen verschillende enzymen een rol. Bij de vertering ontstaan verteringproducten, die in het bloed worden opgenomen. Thema 8 - Voeding en Vertering, Biologie voor jou VWO B2, deel 3.

Voedingsmiddelen en voedingsstoffen

• Voedingsmiddelen: Alles wat je eet of drinkt.
• Voedingsstoffen: De bruikbare bestanddelen in voedingsmiddelen.
• Voedingsvezel: Verzameling stoffen in plantaardige voedingsmiddelen die niet door enzymen uit het verteringsstelsel van de mens kunnen worden verteerd.Bevordert de darmperistaltiek en de stoelgang.

Voedingsstoffen hebben de volgende functies:

1. Bouwstoffen:

• vorming cellen + weefsels
• groei en ontwikkeling
• vervanging/ herstel

2. Brandstoffen:

• leveren energie door verbranding
• verrichten arbeid
• op peil houden lichaamstemperatuur
• groei, ontwikkeling, herstel

Eiwitten:

Eiwitten bestaan uit polymeren van aminozuren. Ze komen het lichaam binnen en worden dan gesplitst. Via het bloed komt het bij de organen. In de cellen van die organen worden die aminozuren weer aan elkaar gemaakt. Essentiële aminozuren moet je met je voedsel binnen krijgen, deze worden niet gevormd door je lichaam. Niet essentiële aminozuren hoeven niet met je voedsel binnen te komen, deze kunnen gevormd worden in je lever, oftewel: transaminering. Eiwitten zijn belangrijke bouwstoffen. Enzymen zijn een soort eiwit die chemische reacties versnellen. Hormonen zijn eiwitten die processen regelen in je lichaam. Transporteiwitten zorgen voor het vervoeren van stoffen. Eiwitten en aminozuren worden niet in je lichaam opgeslagen, ze worden gedissimileerd. Ammoniak wordt uit aminozuren gevormd. Wat vervolgens weer ureum wordt. Daaruit wordt urine gevormd wat het lichaam verlaat.

Koolhydraten.

Koolhydraten zijn op te delen in de volgende groepen:

• monosachariden (glucose)
• disachariden (sacharose)
• polysachariden (zetmeel)

Dierlijk voedsel bevat weinig koolhydraten. Werken met name als brandstoffen (1 gr. Kh 17 kJ energie), maar kunnen ook als bouwstoffen werken. Overtollige hoeveelheid wordt opgeslagen:

• omgezet in glycogeen opgeslagen in lever en spieren
• omgezet in vet opgeslagen onder de huid en rondom organen.

Lipiden:

Dit is de groep stoffen waar onder andere vetten en oliën toe behoren.
Opbouw: een glycerol molecuul met 3 vetzuren.
Verzadigd: alleen enkele bindingen → noemen we een vet
Onverzadigd: minimaal één dubbele binding → noemen we olie

Cholesterol:
Een stof die in sommige dierlijke voedingsmiddelen zit. Het zet zich af tegen de binnenwand van de bloedvaten, waardoor er een vernauwing op verstopping ontstaat. Verzadigd dierlijk vet verhoogt het cholesterol. Onverzadigd dierlijk vet verlaagt het cholesterol.

Essentiële vetzuren:

Onverzadigde vetzuren, die niet door het lichaam kunnen worden gevormd uit andere stoffen, en moeten dus met het voedsel binnen worden gekregen.

Functie van vetten:

Als brandstof: bij de verbranding van vetten ontstaat veel energie.
Als bouwstof: wanneer er een fosforzuur aan het glycerolmolecuul wordt gebouwd, op de plek van een vetzuur, vormt deze nieuwe stof een bestanddeel van membranen.

Water:

Water is de belangrijkste bouwstof van het menselijk lichaam. 60% van het lichaam bestaat uit water. Het dient als oplosmiddel maar ook als transportmiddel, denk aan bloed. Het regelt de lichaamstemperatuur door middel van zweten. Ook met uitgeademde lucht, met urine en met de ontlasting raakt het lichaam water kwijt. Dit verlies wordt voor een klein deel aangevuld door het water wat bij dissimilatie ontstaat. De rest moet worden aangevuld door eten en drinken. Als het lichaam veel water kwijtraakt(diarree, braken) in korte tijd kan dat levensgevaarlijk zijn.

Mineralen:

Functie: bouwstoffen
De meeste mineralen die nodig zijn voor ons lichaam krijgen we met ons voedsel binnen, bijvoorbeeld NaCL door bereiding met keukenzout. Spoorelementen: (zoals F, I, Fe, Zn) Dit zijn mineralen die in zeer geringe hoeveelheid nodig zijn. Ze vormen het bestanddeel voor enzymen en hormonen. Fluor is nodig voor het gebit.

Vitamines:

Organische stoffen die ervoor zorgen dat je gezond blijft. Ze werken dus als bouwstoffen. Vaak komen ze voor in de vorm van een co-enzym.
Sommige vitamines kunnen niet in je lichaam worden gevormd. Deze moeten in het voedsel aanwezig zijn. Andere vitamines kunnen wel in je lichaam worden gevormd uit provitamines in het voedsel. Bij gebrek en overdosis ontstaan ziekten.
Vitamines oplosbaar in water: B – C
Vitamines oplosbaar in vet: A – D – K

Gezonde voeding

Voor een gezonde voeding zijn 3 dingen belangrijk:

• Variatie
• Bewaring van het voedsel
• De afwezigheid van additieven

De voedingswijzer kan je helpen gevarieerd te eten: Door elke dag voedsel uit iedere groep te eten, zorg je voor een gebalanceerde voeding.
Ook de hoeveelheid voedsel die je nuttigt is belangrijk. Je energiebehoefte bepaalt de hoeveelheid voeding die je nodig hebt. Deze energiebehoefte wordt bepaalt door:

• je geslacht
• je leeftijd
• je lichaamsgewicht
• lichamelijke inspanning

Overschrijd je je energiebehoefte, dan slaat je lichaam dit overtollige voedsel op in de vorm van vet. Als je dit vet weer kwijt wil, moet je ervoor zorgen dat de hoeveelheid voedsel die je binnen krijgt kleiner is dan je energiebehoefte.

Met behulp van de quetelet index kun je berekenen of je een gezond gewicht hebt. Je quetelet index waarde: gewicht/lengte2. Bij een gevonden waarde tussen de 20 en 25 beschik je over een juist gewicht.

Conserveren:

Omstandigheden voor micro-organismen ongunstig.

• afhankelijk van de zuurgraad
• lage temperatuur micro-organismen niet actief (koelkast, vriezer)
• hoge temperatuur micro-organismen niet actief (ontdooid voedsel uit vriezer moet snel klaar gemaakt worden (vooral dierlijk: vlees, vleeswaren, vis en kip)

Salmonella: voedselvergiftiging (bederf van voedsel door salmonella bacterie)

Hygiëne bij bereiding van voedsel

Pasteuriseren: verhitting van dranken met een temperatuur tussen de 85-110 C
Steriliseren: verhitting van dranken met een temperatuur tussen de 120-130 C
Vacuüm verpakken: “luchtloos”
Inblikken: luchtdicht
Beiden voor het voorkomen van besmetting (te weinig zuurstof in de verpakking voor bacteriën)

Additieven (toegevoegde stoffen):

• Natuurlijke conserveermiddelen (middelen om het product langer houdbaar te maken): zuur, suiker en zout.
• Onnatuurlijke conserveermiddelen: anti-oxidanten (voorkomen dat vetten en oliën ranzig worden), emulgatoren (voedingsmiddelen in juiste toestand houden), kleurstoffen, geurstoffen en smaakstoffen
• Residuen van pesticiden
• Zware metalen (cadmium, kwik, lood, zink; o.a. schadelijk door het blokkeren van enzymen) en pcb’s (stoffen met giftige pcb-verbinding), vooral in “orgaanvlees”
• Antibiotica en hormonen: ADI-waarde: aanvaardbare dagelijkse inname, maximale hoeveelheid die iemand per dag met zijn voedsel mag binnenkrijgen zonder dat er schadelijke gevolgen zijn voor de gezondheid. In de EU krijgen goedgekeurde additieven een E-nummer.
• Voedselkeuring wordt gedaan door de Vleeskeuringsdienst en de Keuringsdienst van waren.

Het verteringsstelsel van de mens

Het voedsel wordt verteerd in het darmkanaal/verteringsstelsel van de mens door verteringssappen. Eerst passeert het voedsel de mond, waar het wordt fijngemalen voor een grotere oppervlakte; enzymen (vb. in het speeksel) kunnen zo het voedsel beter verteren. Bij het slikken treedt de slikreflex op: de huig en het strottenklepje sluiten respectievelijk de neusholte en de luchtpijp af. Het voedsel kan nu alleen in de slokdarm komen. Kring- en lengtespieren stuwen het voedsel voort naar de maag: peristaltische bewegingen. Het voedsel wordt er gemengd met maagsap. Dit doodt bacteriën die zijn meegekomen in het voedsel en het verteerd het voedsel gedeeltelijk. De uitgang van de maag wordt afgesloten door het maagportier. Zo nu en dan komt er voedsel uit de maag naar de twaalfvingerige darm. Hier mengt de voedselbrij zich met gal en alvleessap. Gal maakt grote druppels vet in kleinere druppels. Alvleessap bevat enzymen voor de vertering van het voedsel en een basische stof die het milieu in de twaalfvingerige darm neutraliseert.

De verteringssappen van de mens

Niet alle voedingsstoffen hoeven te worden verteerd, water, monosachariden mineralen vitamines kunnen zo in het bloed worden opgenomen. Andere voedingsstoffen kunnen dit niet. De vertering begint in de mond. De stoffen die niet direct kunnen worden opgenomen in het bloed worden langzaam afgebroken tot stoffen die wel kunnen worden opgenomen in het bloed.

Drie paar speekselklieren produceren per etmaal 1 tot 1,5 liter speeksel, de hoeveelheid wordt geregeld door het autonome zenuwstelsel. Speeksel bevat onder andere het enzym amylase. Dit enzym verwerkt zetmeel tot maltose en heeft een pH optimum van 6.6.

De productie van maagsap wordt geregeld door het autonome zenuwsteles en het hormoon gastrine dat wordt geproduceerd door de maagwand. Maagsap bestaat uit HCL, slijm en pepsinogeen. Onder de invloed van HCL wordt het inactieve pro-enzym pepsinogeen pepsidase. Dit enzym zorgt dat de eiwitten door splitsing lange aminozuurketens worden, polypetiden geheten. dit enzym is alleen werkzaam in een sterk zuur milieu en heeft een pH-optimum van 2.5

Het openen en sluiten van het maagportier is afhankelijk van de pH in de twaalfvingerige darm. Lage pH heeft het gevolg dat het maagportier wordt gesloten.

De zure voedelbrij prikkelt bepaalde cellen in de wand van de twaalfvingerige darm om secretine en choleystokinine af te gaan geven. Secretine stimuleert de lever tot het produceren van gal en de alvleesklier tot de secretie van natriumwaterstofcarbonaat wat basisch is zodat het milieu minder zuur word en er weer voedsel kan worden toegelaten.

Cholecystokinine stimuleert de galblaas tot het afgeven van gal en de alvleesklier tot de secretie van enzymen. (o.a. trypsinogeen en peptidasen, amylase, lipase, DNA-ase en RNA-ase). Trypsine splitst moleculen van lange polypeptiden tot korte polypeptiden. Peptidasen breken deze verteringsproducten verder af tot dipeptiden, tripeptiden en aminozuren. Amylase zorgt voor verdere afbraak van zetmeel tot maltose. Lipase zorgt voor afbraak triglyceriden tot glycerolmoleculen, vetzuurmoleculen en monoglyceriden. DNA-ase en RNA-ase splitsen DNA en RNA in nucleotiden.

In de dunne darm wordt de vertering voltooid.

De werking van de verteringsenzymen

De werking van verteringsenzymen

De manier waarop de verschillende enzymen in de verteringssappen hun substraatmolecuul splitsen is vrijwel gelijk. Een substraatmolecuul is het molecuul waarop het enzym inwerkt. Bij elke splitsing komt er één watermolecuul aan te pas. De watermoleculen splitsen zich tot een H+- en een OH- ion. Het H+ ion gaat aan het ene substraat brokstuk zitten en het OH- ion aan het andere. Deze splitsingsreactie word hydrolyse genoemd. (Zie afb. 63 op blz. 111 van het boek.)

Vertering koolhydraten

Als voorbeeld voor de vertering van een koolhydraat nemen wij zetmeel tot maltose. Tussen de C6-groepen van het zetmeel molecuul worden de bindingen tussen de C- en de O-atomen hydrolytisch verbroken. Er ontstaan brokstukken van 2 C6-groepen, ook wel maltose genoemd. Deze splitsing vind plaats onder invloed van amylase uit speeksel of amylase uit alvleessap (zie afb. 64 op blz. 111 van het boek). De vertering van disachariden tot monosachariden gaat op vergelijkbare wijze.

Vertering eiwitten

Als voorbeeld voor vertering van een eiwit nemen wij eiwit tot polypeptide en tripeptide, vervolgens van tripeptide tot aminozuur. Bij vertering van een eiwit molecuul worden de peptidebindingen tussen het C-atoom en het H-atoom hydrolitisch verbroken Dit proces kan plaatsvinden onder invloed van pepsine uit maagsap en trypsine uit alvleessap. Pepsine en trypsine kunnen alleen de peptidebinding verbreken op plaatsen waar een specifiek aminozuur zit. Het gele kader geeft dit in de afbeelding weer. (zie afb 66 op blz. 112 van het boek). De ontstane polypeptiden worden onder invloed van peptidasen afgebroken tot di- en tripeptiden. De tripeptiden worden onder invloed van tripeptidase afgebroken tot aminozuren (zie afb. 67 op blz. 112 van het boek).

Vertering van lipiden

Als voorbeeld voor vertering van lipiden nemen wij vet tot glycerol en vetzuren. De bindingen tussen glycerol en elk van de vetzuren worden hydrolitisch verbroken. Hier zijn drie watermoleculen voor nodig. Er ontstaan mono-glyceriden en vetzuren. De vertering van vetten vind plaats onder invloed van lipase (zie afb. 68 op blz. 113 van het boek).

Resorptie

De meeste stoffen worden opgenomen in het bloed, er liggen haarvaten in het darmkanaal, en deze haarvaten stromen door de poortader naar de lever. In een andere basisstof is al behandeld wat de functie van de lever is.

Van de monoglyceriden en lange vetzuren worden alleen de korte ketens in het bloed opgenomen. De andere geresorbeerde bestanddelen worden in het endoplasmatisch reticulum vervormd tot triglyceriden. Hieruit worden vetdruppels gevormd, die uiteindelijk door exocytose verdwijnen in de intercellulaire ruimten tussen darmepitheelcellen. Vetten worden opgenomen in de lymfevaten, die zich verenigen in de borstbuis. Deze mondt uiteindelijk uit in een ader, waardoor vetten via de lymfe dus in de bloedbaan terecht komen. Lipoptroteinen zijn eiwitten die als een manteltje om darmepitheelcellen gevormd worden om de niet in water oplosbare tryglyceriden te kunnen vervoeren.

Door de darmepitheelcellen worden water, voedingsstoffen en verteringsproducten opgenomen. Dit proces wordt resorptie genoemd. Vaak worden stoffen tegen de concentratieverval in opgenomen. Dit betekend dat dit actief transport is. De energie hiervoor wordt geleverd door de ATP-moleculen. Het opnemen van stoffen vind op verschillende manieren plaats:

• Via Porie-eiwitten. Water en in water oplosbare stoffen (als bijv. vitaminen) kunnen via porie-eiwitten in de cel terecht komen. Doordat er een concentratieverschil is tussen het inwendig milieu van de cel en het uitwendig milieu zorgt osmose er voor dat er water via de porie-eiwitten de cel binnen komt.
• Door middel van Diffusie: In vet oplosbare stoffen (bijv. vetzuren) kunnen door middel van diffusie in de cel terecht komen.
• Via Transportenzymen: Dit gebeurt bij Monosachariden, aminozuren en zouten (ionen). Transportenzymen zorgen ervoor dat er aan de ene kant (uitwendig) moleculen en/of ionen worden gebonden. Door deze binding veranderd het enzym en worden de moleculen en/of ionen naar de andere kant (inwendig) worden verplaats. Hier wordt de verbinding verbroken en vormt het enzym zich weer terug naar de originele vorm. De Moleculen en/of ionen komen zo in de cel terecht.

Aangezien de concentratie intern groter is zou je verwachten dat er geen stoffen meer naar binnen worden getransporteerd. Hierdoor zou er na verloop van tijd geen concentratieverschil meer zijn. Dit is echter wel nodig. Daarom is er de Natrium-kaliumpomp, deze pompt kalium naar binnen en natruim naar buiten zodat er een concentratieverschil blijft bestaan wat belangrijk is voor onder andere osmose.

Na de dunne darm komen we in de dikke darm. Als jullie allemaal even naar afb. 79 kijken kunnen jullie zien hoe de voedselresten verdergaan. De dikke darm is ongeveer anderhalve meter lang. Vlak onder de overgang van dunne naar dikke darm zit de blindendarm. Het wormvormig aanhangsel of appendix is hetgene wat ontsteekt tijdens een blindedarmontsteking. Maar de blinde darm is niet zo interessant omdat dit een rudimentair orgaan is. Wat wel interessant is is dat, je dikke darm veel van het resterende water en mineralen uit de voedselbrij haalt. De bacteriën die in je darmen leven, produceren onder andere cellulase, die een deel van plantaardige celwanden verteren. Hierbij ontstaat glucose. Andere bacteriën produceren vitamines. Deze worden ook opgenomen door de dikke darm. Na de dikke darm komen we bij de endeldarm. Ook de endeldarm neemt nog stoffen op. Hierdoor kunnen we medicijnen toedienen door middel van zetpillen. De endeldarm wordt afgesloten met de bekende kringspier, de anus. De ontlasting bestaat uit onverteerde voedselresten, water en zeer veel bacteriën.