Eiwitten; aminozuren en eiwitmetabolisme

Ongeveer 75% van de vaste bestanddelen van het lichaam zijn eiwitten. Dit zijn bijvoorbeeld structurele eiwitten, enzymen, eiwitten die zuurstof vervoeren en spiereiwitten die kunnen contraheren. De eiwitten bestaan uit aminozuren. Er zijn ongeveer 20 verschillende aminozuren. De aminozuren in eiwitten zijn middels peptidebindingen met elkaar verbonden. Eiwitten kunnen wel 100.000 verschillende aminozuren bestaan.

Transport en opslag van aminozuren
De normale concentratie van aminozuren in het bloed ligt tussen de 35 en 65mg/dl. De eindproducten van eiwitvertering zijn aminozuren. Polypeptiden en eiwitten worden slecht vanuit het spijsverteringsstelsel opgenomen. Geabsorbeerde aminozuren worden binnen 5 tot 10 minuten door alle cellen van het lichaam opgenomen. Aminozuren zijn erg grote moleculen en moeten dus middels actief transport en gefaciliteerd transport over het membraan vervoerd worden. Direct nadat aminozuren de cel binnen komen, worden ze opgeslagen als eiwitten. De opgeslagen eiwitten kunnen snel worden afgebroken tot aminozuren. Eiwitten van chromosomen, collageen en spieren worden bijna nooit afgebroken tot aminozuren. Wanneer de concentratie van aminozuren in het plasma te laag wordt, dan worden opgeslagen eiwitten afgebroken tot aminozuren. Wanneer er niet meer eiwitten kunnen worden opgeslagen in de cel, worden de overtollige eiwitten afgebroken tot aminozuren en verbrand, of omgevormd tot vet en opgeslagen in het vetweefsel.

Functies van eiwitten
De belangrijkste eiwitten in het lichaam zijn albumine, globuline en fibrogeen. De belangrijkste functie van albumine is het handhaven van de colloïd osmotische druk van het plasma. De globulines zijn verantwoordelijk voor de immuniteit van het lichaam. Fibrinogeen polymeriseert in lange, vertakte fibrinedraden tijdens de bloedstolling. Het stolsel repareert het lek in de circulatie.

Plasma-eiwitten worden in de lever gevormd. Bijna alle albumine- en fibrinogeenmoleculen en 50 tot 80% van alle globulines worden in de lever gevormd. De overige globulines worden in het lymfestelsel gevormd. Per dag kan er 30 gram eiwit gevormd worden. Wanneer de eiwitvoorraad van de weefsels uitgeput raakt, kunnen de plasma-eiwitten de eiwitvoorraad aanvullen. Plasma-eiwitten kunnen door de lever worden geabsorbeerd, tot aminozuren gesplitst worden. Vervolgens worden de aminozuren weer aangegeven aan het bloed en opgenomen door de cellen. Op deze manier zijn de plasma-eiwitten een dynamische eiwitvoorraad.

Er zijn essentiële en niet-essentiële aminozuren. Van de 20 aminozuren kunnen er 10 door het lichaam zelf worden gemaakt. acht aminozuren kunnen niet, of in zeer kleine hoeveelheden door het lichaam gemaakt worden, dit zijn de niet-essentiële aminozuren. 2 Aminozuren kunnen soms wel en soms niet door het lichaam gevormd worden, dit zijn de semi-essentiële aminozuren. De essentiële aminozuren moeten door de voeding geleverd worden. De synthese van niet-essentiële aminozuren is afhankelijk van alfa-ketozuur. Pyruvaat wordt in grote hoeveelheden in de glycolyse gevormd. Alfa-ketozuur is de precursor voor alanine.

Eiwitten kunnen gebruikt worden voor de energievoorziening van de cel. Wanneer de eiwitvoorraden van de cel gevuld zijn, kunnen overtollige aminozuren worden afgebroken en gebruikt worden voor de energievoorziening van de cel. Deze afbraak vindt bijna geheel in de lever plaats. De eerste stap in de afbraak bestaat uit het verwijderen van aminogroepen. Dit proces heet deaminatie. Vervolgens kan alfa-ketozuur gevormd worden, die in de citroenzuurcyclus verder kunnen worden afgebroken. Voor elke gram eiwit die wordt afgebroken wordt net iets minder ATP gevormd in vergelijking met 1 gram koolhydraat. Het ammonia wat tijdens de deaminatie gevormd wordt, wordt omgezet in ureum en met de urine uitgeplast. Wanneer de lever niet goed functioneert, hoopt het ureum zich op en kan dat leiden tot een hepatische coma.
Wanneer er geen eiwitten met de voeding worden ingenomen, kan 20 tot 30 gram lichaamseiwit dagelijks worden afgebroken.

Hormonale regulatie van het eiwitmetabolisme
Groeihormoon stimuleert de eiwitsynthese van de cellen. Hierdoor groeien de weefsels. Men denkt dat groeihormoon het transport van aminozuren over het celmembraan stimuleert. Ook zou groeihormoon de DNA en RNA transcriptie en translatie voor eiwitsynthese stimuleren. Groeihormoon versnelt ook de vetafbraak, waardoor energie niet uit de afbraak van aminozuren gehaald hoeft te worden.

Insuline stimuleert het transport van aminozuren over het celmembraan. Ook stimuleert insuline de beschikbaarheid van glucose aan de cel. Hierdoor komt energie vrij om eiwitten op te bouwen.

Glucocorticoïden verlagen de hoeveelheid eiwit in de meeste weefsels en verhogen de concentratie aminozuren in het plasma. Dit is belangrijk om input te geven aan de gluconeogenese.

Testosteron stimuleert de eiwitsynthese in de weefsels, met name de spieren. Groeihormoon heeft effecten op zeer lange termijn. Testosteron kent effecten die maar een paar maanden duren. Oestrogeen heeft vergelijkbare effecten als testosteron, maar deze effecten zijn minder effectief als testosteron.

Thyroxine verhoogt het metabolisme in alle cellen en kent indirecte effecten op het eiwitmetabolisme. Waneer er onvoldoende koolhydraten en vetten in de cellen aanwezig zijn, breekt het lichaam eiwit af. Waneer er voldoende koolhydraten en vetten in de cellen aanwezig zijn, neemt juist de eiwitsynthese toe. Een thyroxinedeficientie inhibeert de groei zeer sterk, omdat er geen eiwitsynthese plaats heeft. Dit komt omdat thyroxine de anabole en katabole enzymen van de eiwitstofwisseling beïnvloedt.

Lees ook:

Loop geen inkomsten mis, schrijf over hobby, werk of studie en verdien extra inkomsten!

Maak je eigen geldmachine in 8 stappen en wordt financieel onafhankelijk

Vertering van koolhydraten, eiwitten en vetten

Bouw en functies van vet in het lichaam

Transport en afbraak van vetten

Afbraak en opbouw van koolhydraten; koolhydraatverbranding

Afvallen, vetverbranding en bewegen

Bronnen:
JE. Hall, 2006, Pocket Companion to Textbook of Medical Physiology,  Elsevier Inc
GA Thibodeau, Patton KT 2007, Anatomy & Physiology, Mosby/Elsevier
EN Marieb, Hoehn K 2007, Human Anatomy & Physiology, Pearson/Benjamin Cummings