Hoe verloopt de vertering van eiwitten?

Eiwitten zijn belangrijk voor de bouw van onze cellen, waaronder ook de spiercellen. Maar hoe neemt ons lichaam deze eiwitten uit onze voeding op?

De bouw van eiwitten

Voordat we dieper ingaan op de vertering van eiwitten is het belangrijk om te weten hoe eiwitten zijn opgebouwd.

Eiwitten bestaan uit de elementen koolstof, waterstof, zuurstof en stikstof. Ze zijn opgebouwd uit aminozuren. Aminozuren zijn organische stoffen met een koolstofatoom. Ze bestaan uit een aminogroep, carboxylgroep, waterstofatoom en een rest, ‘R’. Deze R verschilt per soort aminozuur.

Als twee aminozuren door een enzym verbonden zijn noemen we dit een dipeptide. Hier wordt de aminogroep van het ene aminozuur gekoppeld aan de carboxylgroep van het andere aminozuur. Hierbij komt een molecuul water vrij. Op deze manier kunnen aminozuren zich nog verder verbinden. We spreken dan van een polypeptide. De volgorde, aantallen en verhoudingen van aminozuren kunnen verschillen per soort eiwit.

De vertering van eiwitten

De eiwitten uit onze voeding kunnen we niet direct in onze bloedbaan opnemen. Deze moeten eerst worden afgebroken tot de opneembare aminozuren. Deze afbraak wordt over een groot deel van het spijsverteringsstelsel uitgevoerd.

Pro-enzymen

Eiwitten worden afgebroken tot losse aminozuren, zodat ze kunnen worden opgenomen in het lichaam en zo weer gebruikt kunnen worden voor verschillende functies. Voor het afbreken van eiwitten tot aminozuren zijn spijsverteringsenzymen nodig. Deze worden door verschillende klieren in het spijsverteringsstelsel afgegeven. Maar bij eiwitten is er, in tegenstelling tot de afbraak van koolhydraten en vetten, een beveiliging noodzakelijk. Onze cellen bestaan namelijk ook voor een deel uit eiwit. Eiwitsplitsende enzymen zouden dus ook onze lichaamseigen cellen kunnen afbreken. Daarom worden eiwitsplitsende enzymen inactief vrijgegeven. Dit noemen we pro-enzymen. Deze worden pas geactiveerd op het moment dat ze nodig zijn op de plaats waar ze ingezet worden.

Maag

De vertering van eiwitten begint in de maag. Hier wordt het pro-enzym pepsinogeen afgegeven met het maagsap. Pepsinogeen reageert met het maagzuur waardoor het geactiveerd wordt tot pepsine. De meeste eiwitten worden door pepsine afgebroken tot kleinere stukjes, namelijk polypeptiden. De maagwand wordt beschermd door een laag slijm, waardoor de pepsine niet de maag zelf afbreekt. Dat is immers niet de bedoeling.

Dunne darm

Vanuit de maag gaan de eiwitten naar de dunne darm. In het begin van de dunne darm, het duodenum, komt alvleeskliersap vrij. Deze bevat de pro-enzymen trypsinogeen, chymotrypsinogeen en pro-carboxypeptidase. Uit de darmwandcellen wordt het enzym enterokinase vrijgegeven. Deze activeert trypsinogeen tot trypsine. Trypsine activeert vervolgens de andere pro-enzymen tot chymotrypsine en carboxypeptidase. Trypsine en chymotrypsine breken onaangetaste eiwitten en grote polypeptiden tot kleinere polypeptiden. Carboxypeptise splitst aminozuren van hun vrije carboxylgroep. Ook aminopeptidase uit de darmwandcellen voert deze afbraak uit. De overgebleven dipeptiden worden door dipeptidasen afgebroken tot aminozuren. Dit gebeurt tijdens de opname op de wand van de darmen. De aminozuren gaan vervolgens via de poortader naar de lever.

De eiwitstofwisseling

De lever speelt een belangrijke rol in de eiwitstofwisseling. Hij voert een selectie uit met de aminozuren die via de poortader binnenkomen. Hier maakt de lever een onderscheid tussen:

• essentiële en niet-essentiële aminozuren die op het moment zelf nodig zijn voor de opbouw van lichaamseiwitten in het lichaam. Deze worden vervolgens aan de leverader afgegeven in een onderlinge verhouding die overeenkomt met het aminozurenpatroon van het lichaamseiwit.
• aminozuren die in de levercellen zelf gebruikt worden voor de opbouw van lever- en bloedeiwitten.
• overige aminozuren die worden getransamineerd of gedeamineerd.

Transamineren

Transamineren is het overplaatsen van aminogroepen. Op deze manier kan de lever uit essentiële en niet-essentiële aminozuren andere aminozuren maken. Dit gebeurt als blijkt dat er een tekort is aan een niet-essentieel aminozuur.

Desamineren

Desamineren is het losmaken van de aminogroepen van de aminozuren. Deze worden vervolgens omgezet in ureum, wat wordt afgegeven aan het bloed en vervoerd wordt naar de nieren. Ureum wordt als bestanddeel van de urine uit het lichaam verwijderd. Bij dit proces komt energie vrij (4 kcal per gram eiwit). Desaminatie vindt plaats als de lever een groter aanbod van aminozuren krijgt dan op dat moment in het lichaam nodig is.

Vrijwel alle aminozuren, met uitzondering van leucine, kunnen worden omgezet in glucose. Leucine wordt omgezet in acetyl-co-enzym A wat kan worden omgezet in een ketonlichaam. Zo kunnen ze energie leveren. Het eten van voldoende koolhydraten heeft een beschermend effect voor eiwitten. Bij een te lage opname van koolhydraten en vetten worden eiwitten sneller als energiebron gebruikt dan als bouwstof. Belangrijk om te weten wanneer je een koolhydraatarm dieet of keto volgt en spiermassa wilt opbouwen. Dit kan mogelijk een negatief effect hebben op de eiwitsynthese.

Meer weten over de nut van de combinatie van koolhydraten en eiwitten? Lees dan dit artikel: Is het verstandig om koolhydraten en eiwitten te combineren?

De invloed van insuline en glucagon

Insuline en glucagon spelen een belangrijke rol in de koolhydraatstofwisseling. Maar ook in die van eiwitten. Glucagon activeert de processen in de lever. Insuline bevordert de opname van eiwitten naar de spiercellen [3]. Bij een hoog insulinegehalte nemen de spieren meer aminozuren op. Als het insulinegehalte daalt geven de spieren juist weer aminozuren af. Naast insuline en glucagon beïnvloeden het groeihormoon en glucocorticoïden zoals cortisol ook de eiwitsynthese.

Hergebruik van eiwitten

Er vindt voortdurend een opbouw en afbraak van lichaamseiwitten plaats. Bij de afbraak van eiwitten in de cellen komen aminozuren vrij. Deze endogene eiwitten worden weer opnieuw opgenomen. Bijvoorbeeld omdat ze vermengd worden met de spijsbrij. Denk aan verteringsenzymen en eiwitten van afgestoten cellen. Deze komen in het bloed terecht en kunnen door de lever weer hergebruikt worden.

Zijn aminozuren niet meer nodig, dan worden ze gedesamineerd en gebruikt als brandstof. Het lichaam gaat dus heel zuinig om met zijn eiwitten.

Daarnaast verlies je per dag ongeveer tien gram aan eiwit met de ontlasting.

De opbouw van eiwitten in de cel

Een groot deel van de eiwitten die we opnemen uit de voeding worden gebruikt voor de opbouw van lichaamscellen. Lichaamscellen hebben een groot aantal eiwitten nodig om goed te kunnen functioneren. Maar hoe bouwt zo’n cel zichzelf goed op, als er zo veel combinaties van aminozuren mogelijk zijn?

Dit gebeurt onder invloed van ons DNA. Het DNA splitst een boodschapper af, genaamd RNA. Deze boodschapper krijgt een code mee welke aminozuren er nodig zijn en geeft de volgorde van de benodigde aminozuren. Vervolgens hecht het RNA zich aan een ribosoom die in de cel aanwezig is. Een ribosoom is een onderdeel van de cel die eiwitten maakt. Zo kunnen aminozuren zich in de juiste volgorde hechten aan het ribosoom en is er succesvol een eiwit opgebouwd.

Je kan het opbouwen van een eiwit zien als een puzzel. Het RNA dat past op een ribosoom heeft bepaalde aansluitingen voor verschillende puzzelstukjes. Dit zijn de aminozuren. Er past op een bepaalde plek alleen maar een bepaald soort puzzelstukje. Op die manier kan een eiwit op de juiste manier worden opgebouwd.