LES 1: ENERGIELEVERENDE PROCESSEN EN SUBSTRATEN –
KOOLHYDRATEN EN VETTEN
KOOLHYDRATEN
BASIS
* Koolhydraatvoedingsstoffen leveren energie aan om de lichaamsfuncties in rust en bij fysieke
inspanning in stand te houden
* Koolhydraten houden de structurele en functionele integriteit van het organisme in stand
* Combinatie van koolstof-, waterstof- en zuurstofatomen vormt een elementaire koolhydraatmolecule
(suiker)
* Algemene formule (CH2O)n , waarbij n varieert van 3 tot 7 koolstofatomen met waterstof- en
zuurstofatomen verbonden door enkelvoudige bindingen
* Planten leverende koolhydraatbron in de menselijke voeding (met uitzondering van lactose en een
kleine hoeveelheid glycogeen van dierlijke oorsprong)
* Koolhydraten worden ingedeeld in :
- Monosacchariden
- Oligosachariden
- Polysachariden.
* Het aantal enkelvoudige suikers dat binnen elk van deze moleculen is verbonden, onderscheidt elke
koolhydraatvorm.
MONOSACCHARIDEN
* = Basiseenheid van koolhydraten
* Glucose (ook dextrose of bloedsuiker)
- Bestaat uit 6-koolstofverbinding (hexose)
- Wordt op natuurlijke wijze wordt gevormd in voedsel of in het lichaam door de vertering van
complexere koolhydraten
* Gluconeogenese = het lichaamsproces voor het aanmaken van nieuwe suiker
- In de lever uit de koolstofresten van andere verbindingen (meestal aminozuren, maar ook
glycerol, pyruvaat, en lactaat)
* De skeletspieren zijn ook in staat het proces van gluconeogenese uit te voeren, echter slechts tot een
uiterst kleine hoeveelheid
* Na absorptie door de dunne darm -> glucose:
- Beschikbaar als energiebron voor de celstofwisseling
- Vormt glycogeen voor opslag in de lever en de spieren
- Wordt omgezet in vet (triacylglycerol) voor later gebruik als energiebron.
Glucose wordt, samen met andere koolhydraten, gevormd in
planten door fotosynthese
H2O + CO2 => glucose
Andere bekende monosacchariden zijn fructose en galactose,
naast ongeveer 200 andere monosacchariden
1
,GLUCOSE
* Glucose bestaat uit 6 koolstof- , 12 waterstof- en 6 zuurstofatomen (C6H12O6)
* Elk koolstofatoom heeft vier bindingsplaatsen die kunnen worden verbonden
met andere atomen, waaronder koolstofatomen.
* Koolstofverbindingen die niet met andere koolstofverbindingen zijn verbonden,
zijn vrij om waterstof (met slechts één bindingsplaats), zuurstof (met twee
bindingsplaatsen), of een zuurstof- waterstofcombinatie (hydroxyl of OH) te
bevatten.
OLIGOSACCHARIDEN
* Ontstaan wanneer 2 tot 10 monosacchariden zich chemisch binden
* Disachariden (= dubbele suikers): twee monosaccharidemoleculen (= belangrijkste oligosachariden)
- Sucrose (glucose + fructose): komt het meeste voor in de voeding -> draagt tot 25% bij aan de
totale hoeveelheid kcal (bv rietsuiker, bietsuiker, …)
- Lactose (glucose + galactose): komt niet voor in planten, enkel in melk -> minst zoete, wordt bij
kunstmatige verwerking vaak een ingrediënt in koolhydraatrijke, energierijke vloeibare
maaltijden
- Maltose (glucose + glucose): levert slechts weinig bijdrage aan de koolhydraatbijdrage van de
voeding -> in bier, ontbijtgranen, …
* Monosacchariden en disachariden vormen samen de enkelvoudige suikers
POLYSACCHARIDEN
* Beschrijft de koppeling van drie tot duizenden suikermoleculen
* Vormen tijdens het chemische proces van dehydratatie synthese
* Zowel plantaardige als dierlijke bronnen dragen bij tot deze grote ketens van gekoppelde
monosacchariden
* Er bestaan plantaardige polysachariden en dierlijke polysachariden
PLANTAARDIGE POLYSACCHARIDEN (ZETMEEL EN VEZELS)
* Zetmeel = opslagvorm van koolhydraten in planten => bestaat uit 2 vormen
- Amylose, een lange rechte keten van glucose eenheden gedraaid in een spiraalvormige spoel
- Amylopectine, een sterk vertakte monosaccharide verbinding
* Het relatieve gedeelte van elke vorm van zetmeel in een plantensoort bepaalt de kenmerken van het
zetmeel, waaronder de "verteerbaarheid".
* Zetmeel met een hoog amylosegehalte wordt traag afgebroken (gehydrolyseerd)
* Zetmeel met een relatief hoog amylopectinegehalte verteert en absorbeert snel
* Vezel, geclassificeerd als een niet-zetmeelhoudend, structureel polysacharide, omvat cellulose, de
meest overvloedige organische molecule op aarde.
- Komen voor uit planten -> vormen structuur van bladeren, stengel, wortels, vrucht, ...
2
,WAAROM ZIJN NIET ALLE KOOLHYDRATEN FYSIOLOGISCH EVENWAARDIG?
* De verteringssnelheid van verschillende koolhydraatbronnen verklaart mogelijk het verband tussen
koolhydraatinname en diabetes en overmatig lichaamsvet.
* Voedingsmiddelen met voedingsvezels vertragen de vertering van koolhydraten, waardoor pieken in
de bloedsuikerspiegel tot een minimum worden beperkt.
* Verwerkt zetmeel met weinig vezels (en enkelvoudige suikers in frisdranken) verteert
daarentegen snel en komt relatief snel in het bloed.
* De stijging van de bloedglucose na de consumptie van geraffineerd, verwerkt zetmeel
en enkelvoudige suiker stimuleert de overproductie van insuline (door de pancreas)
- Gevolgen zijn: verhoogde plasma triacylglycerol concentraties en versnelde
vetsynthese
- Diabetes type 2 ontstaat wanneer de pancreas niet voldoende insuline kan
produceren om de bloedglucose te reguleren, waardoor deze stijgt.
- Dus het consequent eten van dergelijke voedingsmiddelen (weinig vezels) kan
uiteindelijk de gevoeligheid van het lichaam voor insuline verminderen ->
hierdoor steeds meer insuline nodig om de bloedsuikerspiegel de stimuleren
* Link met inspanning:
- Regelmatige lichaamsbeweging verbetert in sterke mate de
insulinegevoeligheid, onafhankelijk van het vetgehalte, en vermindert
daardoor de insulinebehoefte voor een bepaalde glucose-opname.
DIERLIJKE POLYSACCHARIDEN (GLYCOGEEN)
* Glycogeen = het koolhydraat dat wordt opgeslagen in de spieren en de lever van zoogdieren.
* Gevormd als een groot polysacharide polymeer, gesynthetiseerd uit glucose in het proces van
glucogenese (gekatalyseerd door het enzym glycogeensynthase)
* Het wordt onregelmatig gevormd: glycogeen varieert van een paar honderd
tot 30.000 aan elkaar gekoppelde glucosemoleculen.
* Uit de compacte structuur ontstaan de dichte glycogeenkorrels in de cellen,
die verschillen in samenstelling, subcellulaire locatie, en metabolische
regulering en reactievermogen
* In het algemeen is de glycogeensynthese onomkeerbaar. Glycogeensynthese vereist energie, aangezien
één adenosinetrifosfaat (ATP: stadium 1) en één uridinetrifosfaat (UTP: stadium 3) worden afgebroken
tijdens de glucogenese.
GLYCOGEENBIOSYNTHESE
We beginnen met een enkele glucosemolecule. Het snelheidsbeperkende enzym hexokinase van de glycolyse
hydrolyseert ATP in ADP, waardoor een vrij fosfaat vrijkomt. Dit fosfaat wordt aan het glucosemolecuul gehecht
en vormt glucose-6-fosfaat (de eerste stap in de glycolyse).
Bij de tweede stap van de glucogenese is het enzym fosfoglucomutase betrokken, dat de isomerisatie van
glucose-6-fosfaat tot glucose-1-fosfaat katalyseert.
In de derde stap reageert het enzym uridyltransferase met glucose-1-fosfaat tot UDP-glucose (een pyrofosfaat
dat ontstaat bij de afbraak van uridinetrifosfaat [UTP]).
In de laatste fase hecht UDP-glucose zich aan één uiteinde van een reeds bestaande glycogeenpolymeerketen.
Dit vormt een nieuwe binding (bekend als een glycosidebinding) tussen de aangrenzende glucose-eenheden,
met gelijktijdige afgifte van UDP. Voor elke toegevoegde glucose-eenheid worden twee moleculen van
hoogenergetisch fosfaat (ATP en UDP) omgezet in twee moleculen van ADP en anorganisch fosfaat.
3
, LOKALISATIE VAN GLYCOGEEN IN SKELETSPIEREN
* Op deze foto's van transmissie- elektronenmicroscopie zien we de glycogeendeeltjes als kleine zwarte
puntjes.
* a: glycogeen in kristalachtige structuren in de intermyofibrillaire ruimte
* b: glycogeen in kristalachtige structuren in de subsarcolemmale ruimte
4
KOOLHYDRATEN EN VETTEN
KOOLHYDRATEN
BASIS
* Koolhydraatvoedingsstoffen leveren energie aan om de lichaamsfuncties in rust en bij fysieke
inspanning in stand te houden
* Koolhydraten houden de structurele en functionele integriteit van het organisme in stand
* Combinatie van koolstof-, waterstof- en zuurstofatomen vormt een elementaire koolhydraatmolecule
(suiker)
* Algemene formule (CH2O)n , waarbij n varieert van 3 tot 7 koolstofatomen met waterstof- en
zuurstofatomen verbonden door enkelvoudige bindingen
* Planten leverende koolhydraatbron in de menselijke voeding (met uitzondering van lactose en een
kleine hoeveelheid glycogeen van dierlijke oorsprong)
* Koolhydraten worden ingedeeld in :
- Monosacchariden
- Oligosachariden
- Polysachariden.
* Het aantal enkelvoudige suikers dat binnen elk van deze moleculen is verbonden, onderscheidt elke
koolhydraatvorm.
MONOSACCHARIDEN
* = Basiseenheid van koolhydraten
* Glucose (ook dextrose of bloedsuiker)
- Bestaat uit 6-koolstofverbinding (hexose)
- Wordt op natuurlijke wijze wordt gevormd in voedsel of in het lichaam door de vertering van
complexere koolhydraten
* Gluconeogenese = het lichaamsproces voor het aanmaken van nieuwe suiker
- In de lever uit de koolstofresten van andere verbindingen (meestal aminozuren, maar ook
glycerol, pyruvaat, en lactaat)
* De skeletspieren zijn ook in staat het proces van gluconeogenese uit te voeren, echter slechts tot een
uiterst kleine hoeveelheid
* Na absorptie door de dunne darm -> glucose:
- Beschikbaar als energiebron voor de celstofwisseling
- Vormt glycogeen voor opslag in de lever en de spieren
- Wordt omgezet in vet (triacylglycerol) voor later gebruik als energiebron.
Glucose wordt, samen met andere koolhydraten, gevormd in
planten door fotosynthese
H2O + CO2 => glucose
Andere bekende monosacchariden zijn fructose en galactose,
naast ongeveer 200 andere monosacchariden
1
,GLUCOSE
* Glucose bestaat uit 6 koolstof- , 12 waterstof- en 6 zuurstofatomen (C6H12O6)
* Elk koolstofatoom heeft vier bindingsplaatsen die kunnen worden verbonden
met andere atomen, waaronder koolstofatomen.
* Koolstofverbindingen die niet met andere koolstofverbindingen zijn verbonden,
zijn vrij om waterstof (met slechts één bindingsplaats), zuurstof (met twee
bindingsplaatsen), of een zuurstof- waterstofcombinatie (hydroxyl of OH) te
bevatten.
OLIGOSACCHARIDEN
* Ontstaan wanneer 2 tot 10 monosacchariden zich chemisch binden
* Disachariden (= dubbele suikers): twee monosaccharidemoleculen (= belangrijkste oligosachariden)
- Sucrose (glucose + fructose): komt het meeste voor in de voeding -> draagt tot 25% bij aan de
totale hoeveelheid kcal (bv rietsuiker, bietsuiker, …)
- Lactose (glucose + galactose): komt niet voor in planten, enkel in melk -> minst zoete, wordt bij
kunstmatige verwerking vaak een ingrediënt in koolhydraatrijke, energierijke vloeibare
maaltijden
- Maltose (glucose + glucose): levert slechts weinig bijdrage aan de koolhydraatbijdrage van de
voeding -> in bier, ontbijtgranen, …
* Monosacchariden en disachariden vormen samen de enkelvoudige suikers
POLYSACCHARIDEN
* Beschrijft de koppeling van drie tot duizenden suikermoleculen
* Vormen tijdens het chemische proces van dehydratatie synthese
* Zowel plantaardige als dierlijke bronnen dragen bij tot deze grote ketens van gekoppelde
monosacchariden
* Er bestaan plantaardige polysachariden en dierlijke polysachariden
PLANTAARDIGE POLYSACCHARIDEN (ZETMEEL EN VEZELS)
* Zetmeel = opslagvorm van koolhydraten in planten => bestaat uit 2 vormen
- Amylose, een lange rechte keten van glucose eenheden gedraaid in een spiraalvormige spoel
- Amylopectine, een sterk vertakte monosaccharide verbinding
* Het relatieve gedeelte van elke vorm van zetmeel in een plantensoort bepaalt de kenmerken van het
zetmeel, waaronder de "verteerbaarheid".
* Zetmeel met een hoog amylosegehalte wordt traag afgebroken (gehydrolyseerd)
* Zetmeel met een relatief hoog amylopectinegehalte verteert en absorbeert snel
* Vezel, geclassificeerd als een niet-zetmeelhoudend, structureel polysacharide, omvat cellulose, de
meest overvloedige organische molecule op aarde.
- Komen voor uit planten -> vormen structuur van bladeren, stengel, wortels, vrucht, ...
2
,WAAROM ZIJN NIET ALLE KOOLHYDRATEN FYSIOLOGISCH EVENWAARDIG?
* De verteringssnelheid van verschillende koolhydraatbronnen verklaart mogelijk het verband tussen
koolhydraatinname en diabetes en overmatig lichaamsvet.
* Voedingsmiddelen met voedingsvezels vertragen de vertering van koolhydraten, waardoor pieken in
de bloedsuikerspiegel tot een minimum worden beperkt.
* Verwerkt zetmeel met weinig vezels (en enkelvoudige suikers in frisdranken) verteert
daarentegen snel en komt relatief snel in het bloed.
* De stijging van de bloedglucose na de consumptie van geraffineerd, verwerkt zetmeel
en enkelvoudige suiker stimuleert de overproductie van insuline (door de pancreas)
- Gevolgen zijn: verhoogde plasma triacylglycerol concentraties en versnelde
vetsynthese
- Diabetes type 2 ontstaat wanneer de pancreas niet voldoende insuline kan
produceren om de bloedglucose te reguleren, waardoor deze stijgt.
- Dus het consequent eten van dergelijke voedingsmiddelen (weinig vezels) kan
uiteindelijk de gevoeligheid van het lichaam voor insuline verminderen ->
hierdoor steeds meer insuline nodig om de bloedsuikerspiegel de stimuleren
* Link met inspanning:
- Regelmatige lichaamsbeweging verbetert in sterke mate de
insulinegevoeligheid, onafhankelijk van het vetgehalte, en vermindert
daardoor de insulinebehoefte voor een bepaalde glucose-opname.
DIERLIJKE POLYSACCHARIDEN (GLYCOGEEN)
* Glycogeen = het koolhydraat dat wordt opgeslagen in de spieren en de lever van zoogdieren.
* Gevormd als een groot polysacharide polymeer, gesynthetiseerd uit glucose in het proces van
glucogenese (gekatalyseerd door het enzym glycogeensynthase)
* Het wordt onregelmatig gevormd: glycogeen varieert van een paar honderd
tot 30.000 aan elkaar gekoppelde glucosemoleculen.
* Uit de compacte structuur ontstaan de dichte glycogeenkorrels in de cellen,
die verschillen in samenstelling, subcellulaire locatie, en metabolische
regulering en reactievermogen
* In het algemeen is de glycogeensynthese onomkeerbaar. Glycogeensynthese vereist energie, aangezien
één adenosinetrifosfaat (ATP: stadium 1) en één uridinetrifosfaat (UTP: stadium 3) worden afgebroken
tijdens de glucogenese.
GLYCOGEENBIOSYNTHESE
We beginnen met een enkele glucosemolecule. Het snelheidsbeperkende enzym hexokinase van de glycolyse
hydrolyseert ATP in ADP, waardoor een vrij fosfaat vrijkomt. Dit fosfaat wordt aan het glucosemolecuul gehecht
en vormt glucose-6-fosfaat (de eerste stap in de glycolyse).
Bij de tweede stap van de glucogenese is het enzym fosfoglucomutase betrokken, dat de isomerisatie van
glucose-6-fosfaat tot glucose-1-fosfaat katalyseert.
In de derde stap reageert het enzym uridyltransferase met glucose-1-fosfaat tot UDP-glucose (een pyrofosfaat
dat ontstaat bij de afbraak van uridinetrifosfaat [UTP]).
In de laatste fase hecht UDP-glucose zich aan één uiteinde van een reeds bestaande glycogeenpolymeerketen.
Dit vormt een nieuwe binding (bekend als een glycosidebinding) tussen de aangrenzende glucose-eenheden,
met gelijktijdige afgifte van UDP. Voor elke toegevoegde glucose-eenheid worden twee moleculen van
hoogenergetisch fosfaat (ATP en UDP) omgezet in twee moleculen van ADP en anorganisch fosfaat.
3
, LOKALISATIE VAN GLYCOGEEN IN SKELETSPIEREN
* Op deze foto's van transmissie- elektronenmicroscopie zien we de glycogeendeeltjes als kleine zwarte
puntjes.
* a: glycogeen in kristalachtige structuren in de intermyofibrillaire ruimte
* b: glycogeen in kristalachtige structuren in de subsarcolemmale ruimte
4
