Een informatief artikel met details over suiker.
Suiker behoort tot de organische verbindingen. Er bestaan anorganische en organische verbindingen.
Organische verbindingen worden meestal gekenmerkt doordat ze voornamelijk uit koolstof- en waterstofatomen bestaan. Ze worden gestabiliseerd door covalente bindingen.
Natuurlijk zijn er uitzonderingen bij de organische verbindingen, evenals anorganische verbindingen met koolstof, zoals kooldioxide of koolmonoxide. Onder anorganische verbindingen verstaat men verder meestal stoffen zoals water, zouten, zuren en basen.
Beide typen zijn nodig voor de stofwisseling en komen bijna overal en altijd voor.
Koolhydraten
Koolhydraten ontstaan in groene planten tijdens de fotosynthese uit kooldioxide en water. Zonlicht wordt daarbij als chemische energie in koolhydraten opgeslagen en staat ter beschikking van alle levende wezens.
Koolhydraten bestaan uit de elementen koolstof, waterstof en zuurstof. In het menselijk lichaam dienen koolhydraten vooral als snel beschikbare energiebron. Men onderscheidt koolhydraten naar hun ketenlengte in monosachariden, disachariden en polysachariden.
Rol. Men verdeelt koolhydraten naar hun grootte in monosachariden, disachariden en polysachariden.
Monosachariden
Monosachariden (mono = één, sachariden = suiker) zijn eenvoudige, ringvormige suikermoleculen. De belangrijkste enkelvoudige suiker in het menselijk lichaam is glucose (druivensuiker, dextrose). Glucose kan door de meeste cellen worden gebruikt voor energieproductie. Daarom is glucose de belangrijkste energiedrager van het menselijk lichaam. Andere veelvoorkomende monosachariden zijn fructose (vruchtensuiker) en galactose.
Disachariden
Reageren twee enkelvoudige suikers met elkaar, dan ontstaat een tweevoudige suiker (di = twee). De riet- of bietsuiker (sacharose) wordt gevormd uit glucose en fructose, de melksuiker (lactose) uit glucose en galactose. Disachariden kunnen weer in enkelvoudige suikers worden gesplitst.
Polysachariden
Sommige disachariden kunnen zich met andere enkelvoudige suikers verbinden en zo polysachariden ("meervoudige suikers") vormen. Daarbij ontstaan zeer grote moleculen, zogenaamde macromoleculen. Een voorbeeld hiervan is zetmeel (amylose). Zetmeel is de plantaardige opslagvorm van de door fotosynthese gevormde glucose. Aardappelen, maïs en tarwe bevatten bijzonder veel zetmeel.
Wanneer een mens een zetmeelrijke maaltijd eet, wordt het zetmeel in het spijsverteringskanaal weer afgebroken. Het wordt in kleinere fragmenten gesplitst. Daarbij ontstaat opnieuw glucose, die vervolgens in het bloed wordt opgenomen. Wanneer een mens een zetmeelrijke maaltijd eet, wordt het zetmeel in het spijsverteringskanaal weer in kleine fragmenten afgebroken. Daarbij ontstaat opnieuw glucose, die in het bloed wordt opgenomen.
Energieproductie uit glucose
Als "brandstof" voor de noodzakelijke energieproductie geven de meeste menselijke cellen de voorkeur aan glucose. De hoofdfasen van de energieproductie worden daarom aan de hand van de afbraak van glucose beschreven.
De afbraak van glucose kan in vier stappen worden onderverdeeld:
1. De glycolyse – energieproductie zonder zuurstof.
Onder de glycolyse worden talrijke enzymatische reacties samengevat.
Hierbij wordt een glucosemolecuul uiteindelijk in twee moleculen pyruvaat (pyrodruivenzuur) afgebroken. De directe energieopbrengst van deze reactieketen is gering: per glucosemolecuul ontstaan twee ATP. Aan de andere kant heeft de in het cytoplasma plaatsvindende glycolyse het voordeel dat cellen ook zonder zuurstof energie kunnen produceren.
Bij zuurstoftekort kunnen vooral skeletspiercellen pyruvaat niet verder afbreken. Het wordt omgezet in lactaat (= melkzuur) en via de bloedsomloop naar de lever getransporteerd. Interessant genoeg kunnen hartspiercellen bij zware belasting een deel van hun energiebehoefte uit lactaat halen.
ATP betekent adenosinetrifosfaat. ATP is de belangrijkste energierijke verbinding binnen de cel. Het is een in alle levende wezens voorkomende stof die als energiebron voor veel stofwisselingsprocessen dient. ATP ontstaat bij energieproducerende processen uit adenosinedifosfaat (ADP).
2. Acetyl-co-enzym-A – het centrale molecuul van de energiestofwisseling
Bij voldoende zuurstoftoevoer komt pyruvaat, het eindproduct van de glycolyse, in het mitochondrium en reageert met co-enzym A tot acetyl-co-enzym-A, kort acetyl-CoA. Acetyl-co-enzym-A is een essentieel molecuul in de gehele energiestofwisseling.
Bij voldoende zuurstof komt het glycolytische eindproduct pyruvaat in het mitochondrium en verbindt zich met co-enzym A, kort CoA-SH, de actieve vorm van pantotheenzuur, tot acetyl-co-enzym-A, dus acetyl-CoA. Daarbij ontstaat weliswaar geen ATP direct, maar het gevormde NADH, de gereduceerde vorm van NAD (nicotinamide-adeninedinucleotide), kan later in de ademhalingsketen energieleverend worden gebruikt.
3. De citroenzuurcyclus
De citroenzuurcyclus is de volgende reeks enzymatisch gestuurde reacties die in mitochondriën plaatsvinden.
Per binnengekomen acetyl-CoA ontstaat een energierijk fosfaat (guanosinetrifosfaat, kort GTP), dat direct ADP tot ATP kan omzetten. Daarnaast ontstaan de gereduceerde co-enzymen NADH en FADH2 (FAD = flavin-adeninedinucleotide), die pas in de ademhalingsketen worden gebruikt (details over oxidatie en reductie hieronder).
De citroenzuurcyclus is echter niet alleen belangrijk voor de afbraak van glucose. Veel katabole stofwisselingswegen monden indirect of direct uit in de citroenzuurcyclus, en tegelijkertijd levert de citroenzuurcyclus uitgangssubstraten voor talrijke anabole stofwisselingsreacties. Hij wordt daarom terecht als "draaischijf" van de stofwisseling aangeduid.
4. De ademhalingsketen
In de eerder beschreven fasen van de afbraak van glucose binden reductiereacties elektronen aan co-enzymen. De ademhalingsketen, oftewel elektronentransportketen, draagt deze elektronen vervolgens over op zuurstof. Daarbij ontstaan water en grote hoeveelheden energie, die voor de vorming van nieuw ATP worden gebruikt.
Geleidelijk ontstaan uit een glucosemolecuul in totaal 36 moleculen ATP.
Onder "regeneratie van ATP" verstaat men dat ADP met fosfaat wordt verbonden, dus gefosforyleerd. Ademhalingsketen en ATP-fosforylering zijn direct gekoppeld, daarom spreekt men van oxidatieve fosforylering. Tijdens de ademhalingsketen komen de elektronen uit NADH en FADH2 niet direct op zuurstof. Ze worden eerder achtereenvolgens door enzymen en co-enzymen opgenomen en doorgegeven. Op deze manier ontstaan ook de 36 ATP-moleculen geleidelijk.
De oxidatieve afbraak, dat wil zeggen afbraak met zuurstof, van koolhydraten en vetten levert energie. Dit energieproducerende proces van oxidatieve afbraak wordt samenvattend als celademhaling aangeduid. Voor glucose resulteert bijvoorbeeld de volgende balans:
Glucose + 36 ADP + 36 P + 6 O2 " 6 CO2 + 6 H2O + 36 glycogeen, of correcter ATP.
Als het menselijk lichaam voldoende van glucose is voorzien, kan het deze in glycogeen opslaan. Menselijk glycogeen en plantaardig zetmeel zijn vergelijkbaar opgebouwd en bestaan alleen uit glucoseketens. Glycogeen wordt vooral in de lever en skeletspieren opgeslagen.
Een volwassene kan in totaal ongeveer 400 g glycogeen opslaan, wat overeenkomt met ongeveer 2000 kcal. Hiervan bevindt zich ongeveer 150 g in de lever en ongeveer 250 g in de spieren. Worden er toch meer koolhydraten opgenomen, bijvoorbeeld door voortdurend snoepgebruik, ontstaat er een overschot. Deze overtollige glucose wordt in vet omgezet en in de lever en het vetweefsel opgeslagen. De betreffende persoon komt aan in lichaamsgewicht en de lever vervet.
Gluconeogenese (nieuwvorming van glucose)
Hersenen en erytrocyten kunnen uitsluitend glucose voor energieproductie gebruiken. Bovendien is glucose de enige stof die skeletspieren bij zuurstoftekort voor energieproductie kunnen gebruiken. De gluconeogenese, oftewel de vorming van glucose uit niet-koolhydraat-voorlopers zoals bepaalde aminozuren, glycerine of lactaat, zorgt voor voldoende glucosespiegels ook zonder voedselinname en bij lege glycogeenvoorraden.
Men kan de gluconeogenese als omkeerproces van de glycolyse beschouwen.
De gluconeogenese verloopt echter alleen onder energieverbruik, dus met gebruik van ATP.
Ongeveer 90% van de gluconeogenese vindt plaats in de lever, ongeveer 10% in de nierschors.
Suiker in het dagelijks leven
Suiker wordt door velen gezien als een snelle energiebron en stemmingsverbeteraar. Door insulineafgifte bevordert het kortstondig de serotonineproductie in de hersenen, waardoor het welzijn toeneemt. Dit positieve effect is echter slechts van korte duur. Daarna volgt vaak een snelle bloedsuikerdaling met vermoeidheid, concentratieproblemen, nervositeit of honger - de bekende "sugar blues". Bijzonder kritisch is de consumptie van tafelsuiker in snoep, frisdranken en geraffineerde meelproducten, waaraan natuurlijke begeleidende stoffen zoals vezels, vitaminen en mineralen ontbreken.
Onderzoeken tonen aan dat hoge suikerconsumptie niet alleen het risico op cariës verhoogt, maar ook in verband wordt gebracht met overgewicht, diabetes en hart- en vaatziekten. Ook neemt het risico op vroegtijdige sterfte toe. Ook het brein kan schade oplopen: geheugen en mentale prestaties kunnen afnemen, bij kinderen worden verbanden met hyperactiviteit en neurocognitieve tekorten besproken. Bovendien kunnen sterke schommelingen in de bloedsuikerspiegel het immuunsysteem verzwakken en de vatbaarheid voor infecties verhogen.
Suiker is echter niet gelijk aan suiker. Natuurlijke suiker uit fruit of volwaardige voedingsmiddelen wordt door vezels en micronutriënten "afgeremd". Hierdoor stijgt de bloedsuikerspiegel langzamer en gecontroleerder. Tafelsuiker daarentegen – een mengsel van glucose en fructose – komt vaak in grote hoeveelheden en zonder beschermende begeleidende stoffen in het lichaam. Dit bevordert sterke bloedsuikerpieken, hoge insulineafgifte, hypoglykemiefasen en op de lange termijn stofwisselingsstoornissen. Overtollige fructose wordt bovendien gemakkelijk in vet omgezet en kan verhoogde bloedvetwaarden en een vervette lever bevorderen.
