Makronæringstoffernes opbygning

Makronæringstoffer er protein, kulhydrat og fedt, som er kostens primære komponenter. Forståelse af makronæringstoffernes opbygning er relevant for at opnå forståelse af, hvordan disse fødevarekomponenter nedbrydes i vores system. Dette er en meget kort og overfladisk gennemgang af makronæringstoffernes strukturelle opbygning.

Proteiners byggestene – aminosyrer

Protein er opbygget af en eller flere kæder af aminosyrer, som er foldet op i en meget specifik struktur. Der findes 20 forskellige aminosyrer, hvoraf vi selv kan syntetisere 12 af dem. De resterende 8 kaldes for essentielle aminosyrer og disse skal indtages via kosten. Den grundlæggende struktur for alle aminosyrer er ens, men afviger fra hinanden ved at have forskellige sidegrupper. Herunder har jeg tegnet den generelle struktur for en aminosyre. Den grønne gruppe kaldes for an aminogruppe, den røde for carboxylsyregruppe, og den blå gruppe, R, er den varierende sidegruppe.

Den generelle struktur af en aminosyre.

I tabellen herunder er alle de 20 aminosyrer grupperet efter deres sidegruppes egenskaber. Ikke noget du behøves at gå i dybden med at studere, men ville blot vise jer hvordan de ser ud og hvordan de er forskellige fra hinanden.

Som sagt er proteiner opbygget af én eller flere kæder af sammensatte aminosyrer. En sekvens af aminosyrer kaldes for et peptid. Aminosyrer sættes sammen ved at aminogruppen bindes til en anden aminosyres carboxylsyregruppe under fraspaltning af vand, som vist på figuren herunder. Ofte bruges ordet backbone (rygrad) om den kontinuerlige kæde af kulstofatomer (C) og nitrogenatomer (N).

Proteinstrukutur og funktion

Proteiners struktur opdeles i 4 niveauer. Sekvensen af aminosyrer i en peptidkæde kaldes for proteinets primære struktur. Hydrogenbindinger er svage tiltrækninger mellem hydrogenatomer (H) og negative atomer som oxygen (O) og nitrogen (N), og herved den sekundære struktur som resultat af hydrogenbindinger imellem atomerne i backbone. Den sekundære struktur opdeles i alpha-helix og beta-sheets, som vist på figuren herunder. Forekomsten af de to sekundære strukturer afhænger af aminosyrerne, da nogle aminosyrer befinder sig bedst i en alpha-helix struktur, mens andre befinder sig bedre i beta-sheets struktur – men det vil jeg ikke komme nærmere ind på. Den tertiære struktur er peptidkædens tredimensionelle struktur sammensat af spimærstrukturen og de forskellige sekundære strukturer. Den tærtiære struktur holdes sammen via interaktioner mellem aminosyrernes sidegrupper. Jeg vil ikke komme nærmere ind på klassificering af de forskellige typer af interaktioner. Den kvarternære struktur er hvis proteinet er sammensat af flere peptidkæder. Der findes proteiner, som kun består af en enkelt peptidkæde og disse har derfor ikke en kvartærnær struktur.

Proteinets funktion er stærkt afhængig af at proteinet er foldet korrekt. Der kan ske fejl under foldningen eller proteinet kan i visse miljøer denatureres (udfoldes), hvorved proteinet helt eller delvist mister sin funktion. Chaperoner er et proteinkompleks i cellen, der har til funktion, at hjælpe forkert-foldede proteiner til at folde korrekt. Lykkes dette ikke, vil proteinet blive opslugt af en af cellens lysosomer, hvor det nedbrydes enzymatisk til frie aminosyrer, som kan genanvendes til ny proteinsyntese.

De 4 niveauer af proteinstruktur

Kulhydrat

Kulhydrater opdeles i monosakkarider, disakkarider, oligosakkarider og polysakkarider, som afspejler antallet af sukkerenheder i en kæde.

Monosakkarider udgøres af blot et enkelt sukkermolekyle (mono = én). Udtrykket monomer bruges når monosakkaridet bruges som byggesten i dannelsen af en polymer – dvs. en længere kæde sammensat af monomere. Et eksempel herpå et monosakkarid er glukose, som er der sukkerstof, som kulhydrater nedbrydes til i vores system. Der er et relativt stabilt niveau af glukose i vores blod, blodsukkeret, men som kan påvirkes ved indtagelse af fødevarer rig på sukker. Mere herom en anden gang. Glukose-monomere kan kobles til hinanden via glykosidbindinger og herved danne glykogen, der er en forgrenet polymer. Glykogen er en lagret form for glukose, der findes i lever og muskler.

Monosakkarid: glukose

Disakkarider er to monosakkarider kobles sammen via en glykosidbinding. Et eksempel herpå er sukrose/sakkarose, som er det vi kender som almindeligt hvidt sukker. Sukrose er sammensat af glukose og fruktose.

Disakkarid: sukrose

Oligosakkarider er en mindre polymer, der typisk er sammensat af 2-10 monomere enheder, og som kan være forgrenet.

Polysakkarider er polymerer sammensat af 10 eller flere monomere enheder. Jeg nævnte tidligere at glykogen er polymeriseret glukoseenheder, som lagres i lever og muskler. Herunder har jeg fundet en figur, som viser hvor komplekse polysakkarider kan være. Glykogen er et stærkt forgrenet eksempel på et polysakkarid, og der findes andre med færre eller ingen forgreninger. Midt i glykogen-molekylet findes proteinet glykogenin.

Læs mere her.

Fedt

Fedtsyrer er opbygget af en carboxylsyregrupper og en kulstofkæde (C). Kulstofatomerne i kæden er bundet sammen via enkelt- eller dobbeltbindinger. Fedtsyrer kategoriseres efter antallet af dobbeltbindinger i deres kulstofkæde.

  • Mættede fedtsyrer: har kun enkeltbindinger
  • Monoumættet fedtsyrer: har én dobbeltbinding
  • Flerumættet/polyumættet fedtsyrer: har to eller flere dobbeltbindinger

Herunder er vist en polyumættet fedtsyre, alpha-linolensyre (C18:3), med carboxylsyregryppen til højre og kulstofkæden til venstre.

Mættede fedtsyrer kan pga. deres lige struktur pakkes tæt sammen, hvorved de findes på fast form ved stuetemperatur. Umættede fedtsyrer kan pga. deres dobbeltbindinger ikke pakkes lige stå tæt, da dobbeltbindinger skaber “knæk” på kulstofkæden. Derfor er umættede fedtsyrer flydende ved stuetemperatur. Animalsk fedt er kilde til mættet fedt, mens vegetabilsk fedt (olier) er kilde til umættet fedt.

Men fedtsyrerne i vores mad findes især som triglycerider frem for som frie fedtsyrer. Det er også denne form for fedt, som aflejres i fedtdepoterne, hvis energiindtagelsen er højre end energiforbruget. Faktisk så smager frie fedtsyrer umådeligt grimt, men i visse oste giver visse frie fedtsyrer deres karakteristiske smag. Triglycerider er opbygget af et glycerolmolekyle, der igennem esterbindinger har bundet tre fedtsyrer. Strukturen af et triglycerid er herunder vist. Her er de bundne fedtsyrer til glycerol hhv. palmitinsyre (C16:0), oliesyre (C18:1) og linolensyre (C18:3).

Fedt er derudover en vigtig bestanddel i vores cellemembraner (plasmamembraner), som er et bilayer af fosfolipider med indlejrede proteiner. Fosfolipider er opbygget meget lig triglyceriderne, men den tredje fedrsyre er erstattet af en fosfatgruppe og en varierende hovedgruppe. Herunder er strukturen af et fosfolipid vist skematisk, hvor R angiver den varierende, hydrofile hovedgruppe.

Ligesom med aminosyrer, så findes der essentielle fedtsyrer, som vi ikke selv kan lave i kroppen, og derfor skal indtage via kosten. Det vil jeg ikke komme nærmere ind på her.

Hvis du har nemmere ved at lære fra videoer, så vil jeg anbefale, at du ser denne. Den er meget amerikansk, så der er en hel del fnidder og sladder, så du kan evt. gøre dig selv en tjeneste og springe de første 4 minutter over. Den går desuden mere i dybden på visse områder end jeg har gjort her. Jeg har faktisk haft en forelæser, som brugte disse videoer i undervisningen, så de er valide nok!

One Reply to “Makronæringstoffernes opbygning”

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *