Spijsvertering, opslag en uitscheiding studiewijzer 5.4 (5 atheneum) Antwoorden 1 Spijsvertering zie animatie spijsverteringskanaal A .Voedingsmiddelen en voedingsstoffen De organische stoffen in ons voedsel organisch: vetten koolhydraten eiwitten vitaminen anorganisch: water, zouten (mineralen) Zie tabel blz. 106  Koolhydraten - glucosemoleculen brandstof reservestof (glycogeen) bouwstof, bijvoorbeeld desoxiribose in DNA en in glycoproteïnen in de celmembraan Zie Binas 67A De glucosemoleculen zijn op een andere manier met elkaar verbonden. Planten maken de glucose zelf bij de fotosynthese (uit H2O en CO2 ). cellulose en zetmeel (amylose) cellulose cellulase Het wordt verteerd door de bacteriën in de dikke darm (de darmflora) tot glucose. De bacteriën nemen die glucose op, maar er blijft nog wel wat over. dat wordt dan geresorbeerd en komt in het bloed terecht. cellulose is voor mensen niet verteerbaar, maar de celwanden van planten (vezels) activeren de darm (darmperistaltiek), waardoor minder darmziektes voorkomen. Overtollige koolhydraten worden opgeslagen als glycogeen (in lever en spieren), de rest wordt omgezet in vetten en opgeslagen. Vetten - Vetten zijn opgebouwd uit glycerol en vetzuren   Vetten (cholesterol) kunnen in speciale cellen worden opgeslagen en gebruikt als reservevoedsel. Omdat ze veel H-atomen bevatten (sterk gereduceerd zijn) kunnen ze als ze verbrand worden veel ATP opleveren (H wordt eraf gehaald en gebonden aan O2=eindoxidatie) De celmembranen zijn gemaakt van vetten Sommige hormonen zijn vetachtige stoffen Ze isoleren tegen verlies aan warmte (onder de huid) Maken ze zelf van tussenproducten (azijnzuur) van de fotosynthese en citroenzuurcyclus. Essentiële vetzuren moeten in ons voedsel zitten. De niet-essentiële vetzuren kunnen in ons lichaam gemaakt worden. Bij een verzadigd vetzuur is de koolstofketen verzadigd met H-atomen. Onverzadigde vetzuren "missen" één of meer H-atomen in de keten. Verzadigde vetzuren zitten vooral in dierlijke vetten, onverzadigde vetzuren vooral in plantaardige vetten. Cholesterol wordt wel dierlijk vet genoemd. Het zit in vlees, melk, kaas ,eieren. Het is een steroïde. Wordt ook gemaakt in het lichaam: door de lever. In membranen zit tussen de fosfolipiden ook cholesterol (de cholesterolmoleculen houden de fofolipiden op hun plaats). Speelt rol bij de vorming van bepaalde hormonen: de steroïdhormonen. Fungeert als isolatiemateriaal van de zenuwbanen in de hersenen. Grondstof voor vitamine D dat in de huid gevormd wordt. Ongebruikt cholesterol kan zich ophopen aan de binnenkant van de bloedvaten en zo het dichtslibben van de bloedvaten veroorzaken. Overtollige vetten worden opgeslagen in het lichaam. Eiwitten   - N (stikstof) Enzymen Bouwstof (in structuureiwitten) Antistoffen Receptoreiwitten in celmembranen Eiwitten worden gemaakt op de ribosomen in opdracht van de kern Planten maken zelf aminozuren van NO3- uit de bodem en de tussenproducten van de fotosynthese. Aminozuren die in het voedsel moeten zitten omdat we ze niet kunnen ombouwen van andere aminozuren. di-peptide: twee aminozuren aan elkaar tri-peptide: drie aminozuren aan elkaar. Vitamines - Het is een verzamel naam voor stoffen die niet door het lichaam gemaakt kunnen worden maar onmisbaar zijn voor de celstofwisseling. Vitamine D kan onder invloed van het zonlicht in de huid gemaakt worden. Vitamine K wordt gemaakt door bacteriën die in de dikke darm leven. De anorganische stoffen in ons voedsel - Ca: voor botten - stevigheid Na: voor weefselvloeistof Fe: voor hemoglobine - zuurstoftransport Sporenelementen zijn stoffen die in zeer kleine hoeveelheden (een spoortje) in ons voedsel moeten zitten. fluor - tandglazuur jodium - thyroxine (schildklierhormoon) zink en koper - bestanddeel van bepaalde enzymen Wordt uitgescheiden (uit het lichaam verwijderd) Via: de nieren de longen (verdamping) de huid (verdamping) en zweetkliertjes Via ontlasting (uitwerpselen) B. Het spijsverteringskanaal Verteren is het oplosbaar maken van voedsel zodat het door de membranen van de cellen via het bloed vervoerd kan worden. Verbranden is het afbreken van organische stoffen tot anorganische stoffen om energie vrij te maken. Verteren is nodig om de te grote organische moleculen die als brandstof dienen tot kleinere organische moleculen af te breken zodat ze via de membranen en dmv het bloed naar de cellen getransporteerd kunnen worden. Bij de verbranding vrijgekomen energie wordt vastgelegd in ATP en dat wordt gebruikt voor allerlei levensprocessen. Afbraakprocessen met als doel energie vrij te maken. In cytoplasma (glycolyse) en in mitochondriën (ciroenzuurcyclus en oxidatieve fosforylering. Zetmeel, vetten en eiwitten zijn te groot om de membranen te kunnen passeren. De bestanddelen van deze stoffen (glucose,vetzuren en aminozuren) moeten door de wanden van de dunne darm en de wanden van de haarvaten de cellen van het lichaam in. De voedingsstoffen moeten oplosbaar zijn om door het bloed vervoerd te kunnen worden. Stoffen die niet in water oplossen, worden op een andere manier vervoerd. Om vanuit de darm in het bloed opgenomen te kunnen worden, moeten de voedingsstoffen de membranen van de epitheelcellen van de darm passeren en de wandcellen van de haarvaten. Planten nemen alleen anorganische stoffen uit de omgeving op. Als twee organische moleculen gescheiden worden, moet water toegevoegd worden. Dat heet hydrolyse(reactie). Dat gebeurt ook als bij de spijsvertering de organische moleculen kleiner gemaakt worden. extracellulaire vertering - Enzymen Enzymen regelen alle stofwisselingsprocessen. Zonder enzymen verlopen ze langzamer of zelfs in het geheel niet. De lichaamstemperatuur is over het algemeen te laag om chemische reacties spontaan te laten verlopen. Een enzym heeft een bepaalde optimumtemperatuur waarbij hij het beste werkt. Beneden die temperatuur bewegen de moleculen te langzaam en ontmoeten enzym en substraat elkaar niet snel genoeg. Boven die temperatuur verandert de structuur van het enzym (eiwit) waardoor het substraat er niet meer op past. (=denaturatie) Enzymmoleculen passen maar op één bepaald substraat (substraatspecifiek) Enzymen hebben ook een pH optimum. Vertering van koolhydraten speekselklieren --> amylase (mond) alvleesklier --> amylase (twaalfvingerige darm) darmsapkliertjes --> disacharasen, bijvoorbeeld maltase (dunne darm) amylase --> splitst zetmeel --> maltose 0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0- enz. --> 0-0 maltase --> splitst maltose --> glucose 0-0 --> 0 In de dunne darm als monosachariden Vertering van vetten alvleesklier --> lipase (twaalfvingerige darm) Lipase --> splitst vetten --> glycerol en vetzuren ---> dunne darm Vet lost niet op in water. Vetmoleculen trekken elkaar sterk aan en stoten watermoleculen af. Daardoor vormen vetmoleculen in water grote druppels, die meestal gaan drijven omdat vet lichter is dan water. Emulgatoren zijn stoffen (bijvoorbeeld zeep of gal) die van grote vetdruppels kleine vetdruppels maken. Deze kleine druppels drijven niet meer maar 'mengen' met water. Lipase zit opgelost in water. Om de vetten te verteren moet een vetmolecuul een complex vormen met het lipasemolecuul. In een emulsie is de oppervlakte waarover enzymen en vetmoleculen elkaar ontmoeten veel groter. Vertering van eiwitten Enzymen die eiwitten verteren worden gemaakt in: Maagwandkliertjes (maag) Alvleesklier (twaalfvingerige darm) Darmwandkliertjes (dunne darm) enzym uit maagwandkliertjes (pepsine) splitsen lange eiwitketens --> kortere eiwitketens 0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0- ---> 0-0-0-0-0-0-0-0-0-0 en 0-0-0-0-0-0 en 0-0-0-0-0-0-0-0- enzymen uit alvleesklier splitsen kortere ketens --> dipeptiden en tripeptiden 0-0-0-0-0-0-0-0-0-0 ---> 0-0 en 0-0-0 enzymen uit darmwandkliertjes splitsen tripeptiden en dipeptiden --> aminozuren 0-0-0 en 0-0 ---> 0 In de dunne darm worden aminozuren in het bloed opgenomen Spijsverteringskanaal Mondholte Voedsel wordt fijner gemaakt en vermengt met speeksel. Het voedsel kan zo beter doorgeslikt worden (kleiner en gladder) en het enzym kan er dan beter op inwerken. Grotere organische moleculen worden gesplitst in kleinere organische moleculen (chemische vertering). Door spierbewegingen in het spijsverteringskanaal wordt het voedsel verplaatst en vermengd met de spijsverteringssappen (met de enzymen). De wand wordt geprikkeld door de voedselbrij. de (kring)spieren achter het voedsel trekken zich samen, tegelijk ontspannen de spieren die voor het voedsel zitten. tong bevat smaakpapillen zintuigjes controleren of het voedsel fijn genoeg verdeeld is tong zorgt voor slikreflex In de slokdarm zitten geen spijsverteringsklieren Het voedsel dat door de slokdarm gaat is nog vermengd met speeksel en amylase dus wordt er nog zetmeel verteerd. Maag Het maagslijmvlies beschermt de maagwand tegen vertering door het maagsap. Anders zouden de cellen van de maagwandkliertjes door het enzym beschadigen De pH in de maag is 2 Het pH-optimum van pepsine is 2. Het pH-optimum van amylase is 6 à 7 Doodt bacteriën die met het voedsel meekomen. Pepsinogeen omzetten in pepsine (dus activeren van het enzym). Twaalfvingerige darm lever Buffers zorgen ervoor dat de pH constant blijft. Natriumwaterstofcarbonaat is een basische stof. Het neutraliseert het zoutzuur uit de maag van pH 2 tot pH 7. Het voedsel dat uit de maag komt is erg zuur. Het natriumwaterstofcarbonaat neutraliseert dat zuur. zetmeel door amylase, brokstukken van eiwitten door eiwitverterende enzymen en vetten door lipase Zodra er zuur voedsel in de twaalfvingerige darm komt scheiden cellen van de darm het hormoon secretine af. Via het bloed gaat dat hormoon naar de alvleesklier die dan alvleessap produceert. Dunne darm aminozuren, glucose, vetzuren met korte ketens, water zouten, wateroplosbare vitamines (alleen in wateroplosbare stoffen) zie animatie op bioplek Bloed in de slagadertjes die van de darmslagader afkomen bevat meer zuurstof (maximale verzadigingswaarde) en minder voedingsstoffen dan de afvoerende adertjes. De afvoerende bloedvaatjes komen uit in de poortader die naar de lever gaat.. In de celmembraan bevinden zich transporteiwitten (glycoproteïnen). Via deze transporteiwitten kunnen grotere moleculen (actief) door de cel opgenomen worden. Dit transport kost energie. Als een groot molecuul (bijvoorbeeld glucose) zich hecht aan een transporteiwit kan door de energie die vrijkomt bij de omzetting van ATP in ADP de vorm van het transporteiwit veranderen, waardoor het grote molecuul het membraan kan passeren. Lange vetzuren gaan de lymfevaten in evenals vetoplosbare vitamines. Zie verder antwoord vraag 80 In de darmcellen worden opgenomen vetzuren en glycerol weer omgezet in vetten. Vetmoleculen zijn hydrofoob en zouden in het bloedplasma grote druppels vormen. Ze worden verpakt in micellen en komen via de lymfe via een omweg (borstbuis) in het bloed terecht. Micellen hebben een membraan van één laag fosfolipiden. Het hydrofobe deel is naar binnen gericht, het hydrofiele deel naar buiten. Dikke darm Het water wordt eruit gehaald De bacteriën die in de darm leven. De milt breekt rode bloedcellen af. De rode kleurstof (hemoglobine) uit de bloedcellen wordt door de lever afgebroken. Er ontstaat een groenige/gelige afvalstof die via de gal in de de darm terecht komt en de kleur geeft aan de ontlasting. Als deze kleurstof niet in de gal, maar via het bloed overal in het lichaam terecht komt ontstaat geelzucht. Dierlijk voedsel is beter verteerbaar, de cellen hebben geen celwand. Mensen kunnen cellulose en houtstof, die in celwanden van planten voorkomen, niet verteren De dikke darm. - Oefenvragen Voortgezette assimilatie is bijvoorbeeld van glucose zetmeel maken of van aminozuren eiwit. In het algemeen: het maken van grote organische stoffen uit kleine organische stoffen. Opgeslagen in de vorm van glycogeen in lever en spieren. Er kan vet van gemaakt worden. Metabolisme is een ander woord voor stofwisseling. zie torso Mond: kauwen, vermengen met speeksel, vertering zetmeel Maag: doden bacteriën door HC,L afbraak eiwitten tot kortere ketens Twaalfvingerige darm: toevoegen gal voor emulgatie van vetten, verteren van eiwitten tot di- en tripeptiden, verteren zetmeel, verteren vet Dunne darm: verteren tripeptiden en dipeptiden tot aminozuren, verteren disachariden tot monosachariden, verder verteren vet Dikke darm: indikken voedsel door terugresorptie van water glucose, aminozuren, ionen, wateroplosbare vitamines Alle in water oplosbare stoffen. Vetzuren met lange ketens gaan naar lymfevaten. Korte vetzuren gaan naar bloedvaten. Van een deel van de vetzuren wordt met glycerol weer vet gemaakt. De vetten worden verpakt in blaasjes (micellen) en worden zo vervoerd. Medicijnen kunnen in de darm opgenomen worden, maar ook via de huid, de longen, de endeldarm (zetpil) Medicijnen die in de darm afgebroken worden, moeten ingespoten worden. eiwitten: bouwstof enzymen antistoffen vetten: bouwstof (celmembranen) reserve stof, grondstof hormonen koolhydraten: vooral brandstof ook reserve stof (zetmeel) en bouwstof vezels: (celwanden van planten) activeren de darm (peristaltische bewegingen) en houden darm gezond Essentiële vetzuren en aminozuren moeten in het voedsel zitten omdat we ze zelf niet kunnen maken. Hydrolyse is het splitsen van een molecuul door het toevoegen van water. Als een peptidebinding verbroken wordt, is water nodig komt er water . Hetzelfde geldt voor het verbreken van een verbinding tussen twee glucosemoleculen. Condensatie is het vormen van water. Bij het maken van eiwit uit aminozuren en zetmeel komen H+ en OH- vrij waaruit water gevormd wordt. Van polycondensatie spreekt men als eiwitten en polysachariden gevormd worden. Verzadigde en onverzadigde vetzuren Zie bij vraag 63 Voor co-transport is een Na+-gradiënt nodig. In de cel moet een lagere concentratie Na+ zijn dan buiten de cel. De energie die vrijkomt bij het omzetten van ATP in ADP wordt gebruikt om de Na+ naar buiten de cel te transporteren om de lagere concentratie in de cel te handhaven. 1 = zetmeel 2 = lactose en sacharose 3 = maltose 4 = fructose, galactose en glucose 5 = lipiden 6 = monoglyceride 7 = linolzuur en palmitinezuur 8 = glycerol A Het transport van glucose van de darmholte door het celmembraan heen de dekweefselcel in is actief.       Het transport van glucose uit de dekweefselcel door het celmembraan heen naar de weefselvloeistof is passief. De hoeveelheid weefselvloeistof neemt toe. Door het vasten is de eiwitconsumptie - en daarmee de opname van aminozuren – geringer dan de behoefte. Als gevolg daarvan neemt de - productie van eiwitten en daarmee de - concentratie van bloedeiwitten af. Daardoor neemt de osmotische waarde van het bloed af en komt er minder water uit het weefsel naar het bloed. In de weefsels treedt ophoping van water op. Dus: de consumptie van eiwitten is minder dan de behoefte --> bloedeiwitten worden afgebroken --> de concentratie van bloedeiwitten daalt --> de osmotische waarde van het bloed neemt af --> aan het eind van de haarvaten komt minder water terug in het bloed.