Eiwitstoffen vormen tezamen met lipoieden het geraamte van de cel; zij verkeren in colloïdale toestand, waarbij zij veel water binden, dat echter het vermogen behoudt om zouten in oplossing te houden. De eiwitstoffen aan het grote inwendige oppervlak der cel versnellen de chemische reacties; zij functionneren hierbij als enzymen , bovendien zijn zij evenals de fosfatiden amfoteer, d.w.z. zij kunnen zowel zuur als base binden.
In het inwendige van de cel heeft hierdoor een bufferwerking plaats, zodat de concentratie der waterstofionen zeer standvastig is (zie bij enzymen).
De eiwitstoffen zijn opgebouwd uit tegen elkaar gelegen ketens van aminozuren, welke ketens polypeptiden genoemd worden. De associaties tussen deze polypeptiden zijn niet krachtig, zodat bij het isoleren van de eiwitstoffen gemakkelijk verandering in de grootte van haar molecuul optreedt. Het onderzoek naar de kwantitatieve samenstelling van een eiwitstof uit aminozuren was een moeilijk probleem, omdat de reacties die hierbij toegepast worden niet specifiek zijn voor de verschillende aminozuren. Nieuwe mogelijkheden zijn geopend door een moderne onderzoekmethode, de 'partition chromatography', waarbij het opgeloste hydrolysaat van een eiwitstof, waarin de aminozuren en peptiden (complexen van aminozuren) aanwezig zijn, op een vaste fase gebracht wordt. Bij de werkwijze van A. J.
P. Martin is dit filtreerpapier. Een ander oplosmiddel, dat niet met water mengbaar is, wordt vervolgens door het filtreerpapier gezogen. Dit geschied door het vel papier verticaal op te hangen, waarbij de bovenrand over een rol in een trog met het genoemde oplosmiddel hangt. Het oplosmiddel hevelt dan zich zelf geleidelijk door het papier en neemt de verschillende aminozuren met verschillende snelheid mee en deze zijn dus na een bepaalde tijd op verschillende punten van het filtreerpapier terecht gekomen. Door een kleurreactie is deze groepering van aminozuren zichtbaar te maken en kunnen zij ook weer geïsoleerd opgelost worden. Er zijn 24 natuurlijke aminozuren bekend, ze hebben alle de 1-structuur . Cystine is van belang voor de weefselademhaling doordat het gemakkelijk waterstof kan opnemen waarbij het zelf overgaat in cysteïne.
Tyrosine is waarschijnlijk het voorstadium van het schildklierhormoon, het hormoon van het bijniermerg en de moederstof van het pigment in de huid.
Uit glutaminezuur kan door ringsluiting proline ontstaan. Proline wordt in verband gebracht met de vorming van pyrrol, dat in de kern van de kleurstofcomponent der rode bloedkleurstof voorkomt . Door het grote aantal combinaties van aminozuren zijn de eiwitstoffen zeer specifiek en is het begrijpelijk dat zij met de diersoort variëren. De fijnere verschillen kunnen i.h.a. nog niet langs scheikundige weg aangetoond worden, zij worden bewezen door biologische reacties. Wanneer men b.v. bij een dier een soortvreemde eiwitstof ingespoten heeft, kan men na enige tijd in het bloedserum een afweerstof aantonen, die speciaal met de eiwitstof die ingespoten werd, reageert, b.v. een neerslag vormt (praecipitinen). Met behulp van dergelijke sera kan men de herkomst van een eiwitstof dus bepalen. Het samenklonteren van rode bloedlichaampjes berust eveneens op de aanwezigheid van specifieke eiwitstoffen . De eiwitstoffen worden onderscheiden in de enkelvoudige eiwitstoffen of proteïnen, die in hoofdzaak uit aminozuren opgebouwd zijn, en de proteiden, waarin aan de enkelvoudige eiwitstof nog een bijzondere groep gehecht is, in de regel met bijzondere functie, zoals bij de enzymen. De eiwitstoffen, die de krachtige pezen en banden samenstellen, behoren ten dele tot de proteïnen.
De vezels of fibrillen zijn nl. opgebouwd uit het collageen (een stof die bij koken lijm geeft), waarin de polypeptiden tot langwerpige micellen gerangschikt zijn. In het elastische bindweefsel komt het elastine voor; in nagels, haren en huid keratine. Deze stoffen hebben een grote weerstand tegen de enzymen der spijsverteringssappen.
De enkelvoudige eiwitstoffen van de bloedvloeistof zijn de globulinen (2,8%) en de albuminen (4,5%); zij zijn van elkaar te scheiden of doordat de globulinen minder oplosbaar in geconcentreerde zoutoplossingen zijn dan de albuminen, of op grond van hun verschil in loopsnelheid in het electrische veld (kataforese methode). De antilichamen (zie Hygiëne, blz. 412) behoren tot de globulinen, evenals hetfibrinogeen (0,5%) en het myosine van de fibrillen van de spiercellen. Deze laatste eiwitstof bestaat uit lange draadvormige moleculen, waarvan het röntgenonderzoek leert dat zij in twee verschillende structuren voorkomen, die het best verklaard kunnen worden door de veronderstelling dat de polypeptide ketens op verschillende wijze gevouwen kunnen zijn. In dit opzicht stemmen myosine, keratine en fibrinogeen overeen (Astbury). De spiercontractie is een gevolg van een verandering in deze toestand van het myosine.
De samengestelde eiwitstoffen (proteiden) worden onderverdeeld in nucleoproteïden, glycoproteïdenen chromoproteïden. De nucleoproteïden zijn een bestanddeel van de celkernen (nucleus = kern), zij komen dus vooral voor in celrijke organen zoals zwezerik, lever, milt en nier. De zaadcellen bestaan in hoofdzaak uit een celkern. Het sperma van vissen b.v. is een bruikbaar materiaal voor het onderzoek naar deze eiwitstoffen. Bepaalde basisch reagerende eiwitstoffen (i.c. protamineri) zijn hierin gekoppeld aan z.g. nucleïnezuren of nucleotiden. In zwezerik of thymus komt het thymusnucleotide voor, dat ook weer aan een alkalisch reagerende eiwitstof (histon) gebonden is. Deze eiwitstoffen zijn alkalisch, omdat zij rijk zijn aan diaminozuren, d.w.z. aminozuren met twee basische groepen, zoals b.v. arginine. E. Fischer en E. Abderhalden hebben bewezen dat in een eiwitmolecuul carbonylgroepen en aminogroepen aan elkaar gebonden zijn (peptidebinding).
Indien echter een eiwitstof, b.v. een protamine, in hoofdzaak uit arginine bestaat, dan blijven de basische resten van de guanidinegroepen buiten de peptidebinding, waardoor het alkalische karakter van de protaminen verklaard is.
Men heeft in het thymusnucleotide vier verschillende nucleotiden gevonden, die zich onderscheiden door hun stikstofhoudende groepen en die waarschijnlijk aan elkaar gekoppeld zijn, doordat het fosforzuur zich ook met het desoxyribose van een tweede mononucleotide verbindt.
Het aantal mononucleotiden, dat in een natief nucleïnezuur voorkomt, is waarschijnlijk zeer groot, zodat het moleculaire gewicht van de orde is van dat van de eiwitmoleculen.
De veranderingen in de celkern, zoals b.v. de vorming van de kernlissen uit de chromatine spelen zich aan de nucleoproteïden af. De bijzondere betekenis hiervan, b.v. voor de verdeling van erfelijke eigenschappen, is nog niet precies bekend (zie over nucleotiden ook bij de ademhalingsenzymen). Er komen ook vrije nucleotiden voor, b.v. het adenylzuur, dat een belangrijke rol speelt bij de koolhydraat-stofwisseling . Tot de glycoproteïden, die in hun prosthetische groep zwavelzuur, een hexosamine en glycuronzuur bevatten, behoren de slijmstoffen uit de kliertjes der slijmvliezen en de interfibrillaire stof van kraakbeen, been en huid.
De chromoproteïden zijn eiwitstoffen waarin een gekleurde verbinding aanwezig is. Tot deze groep behoren o.a. de rode bloedkleurstof, de haemoglobine (Hb), een groep van ademhalingsenzymen der weefsels of celhaeminen , die in bouw verwant zijn aan Hb, en de groene kleurstof van de planten.
De droge stof van rode bloedlichaampjes bestaat voor ca 90% uit haemoglobine. De niet-eiwitachtige kleurstofcomponent van de haemoglobine wordt haem genoemd. Zij heeft een kern van vier pyrrolringen; in het centrum van deze kern is een tweewaardig Fe-atoom aanwezig (voor de functie van haemoglobine). Onder reserve-alkaliciteit verstaat men het gehalte aan NaHC03 van het bloedplasma; zij is afhankelijk van de rode bloedkleurstof, een belangrijke buffer van het bloed. Wanneer b.v. bij suikerziekte bepaalde zuren, die niet verbrand worden, in het bloedplasma komen, worden zij door de reserve-alkali geneutraliseerd, waarbij koolzuur uitgeademd wordt. De reserve-alkali neemt hierdoor af, doch de zuurgraad van het bloed blijft constant, hetgeen een belangrijke voorwaarde is voor het normale verloop van de biochemische reacties . Ook de nieren werken mee aan de regeling van de zuurgraad van het plasma, door de afscheiding van overtollige zuren met de urine . De ontledingsproducten van de kleurstofcomponent van haemoglobine, die onder normale of ziekelijke omstandigheden in lichaam of urine voorko- men, zijn de galkleurstof of bilirubine en de porfyrmen. De porfynnen bezitten nog de ring van vier pyrrolkernen, in het bilirubine is deze ring geopend; beide bevatten geen Fe meer.
Bilirubine kan overal in het lichaam uit haemoglobine ontstaan; in een bloeduitstorting b.v. berusten de kleurveranderingen op de vorming van deze stof. Hierbij ontstaat als tussenfase het groengekleurde biliverdine. Onder normale omstandigheden wordt onder voortdurend tenietgaan van rode bloedlichaampjes nieuw bilirubine gevormd, dat door de lever met de gal uitgescheiden wordt. Het bloedplasma is door een klein gehalte aan bilirubine (ca 0,5 mg%) lichtgeel gekleurd. Bij geelzucht is dit gehalte aanzienlijk vergroot en de weefsels zijn dan ook duidelijk geel gekleurd . Door de reducerende werking van darmbacteriën ontstaan uit bilirubine het urobilinogeen en het stercobiline, dat de ontlasting bruin kleurt Protoporfyrine is de stof die zich alleen door het ontbreken van het Fe van het haem onderscheidt; het komt in de verschillende ontwikkelingsstadia van de rode bloedlichaampjes voor. Het kan door de lever omgezet worden in coproporfyrine, dat met de urine en de ontlasting uitgescheiden wordt. Onder abnormale omstandigheden komen ook uroporfyrinen in de urine voor.
Bij de aangeboren porfyrie komt een vorm van uroporfyrine in de urine voor die een andere configuratie heeft dan de porfyrinen, afgeleid van het natuurlijke haemine, hetgeen op een gestoorde opbouw van het porfyrine bij deze ziekte zou kunnen wijzen. Voor het herkennen van haemoglobine, haar verbindingen en ontledingsproducten is het onderzoek naar de absorptiebanden in het zichtbare spectrum van belang.
Uit het hiervoor vermelde kan samengevat worden, dat in het bloedplasma de volgende organische stoffen voorkomen: albuminen 4,5%, globulinen ca 2,8%, waarvan het fibrinogeen (0,5%) een fractie is, verder glycose 0,1%, vetten, fosfatiden en cholesterol tezamen 0,6%, als kleurstof bilirubine (0,15—0,5 mg%). Voorts komen in het bloed eindproducten der eiwitstofwisseling voor.
In mg per liter In bloed In urine ureum 300—500 20000 creatinine 7— 20 1000 urinezuur 20— 30 400 — 500 Uit dit staatje blijkt, in welke mate de voornaamste stikstofhoudende eindproducten van de eiwitstofwisseling door de nier in de urine geconcentreerd worden. Bij nierziekten schiet vaak dit vermogen om urinezuur te concentreren te kort. Het vergrote gehalte aan urinezuur en ureum van het bloed is voor de medicus een maatstaf voor de ernst van de ziekte. I.h.a. spelen kwantitatieve scheikundige metingen in het geneeskundige laboratorium een belangrijke rol. Een groot deel dezer metingen, zo b.v. van de gehalten aan urinezuur, creatinine, cholesterol, bilirubine, fosfaat e.a. berusten op kleurreacties, waarbij de intensiteit van de kleur een maat is voor de concentratie van de onderzochte stof in het bloed. Een modem toestel voor dergelijke metingen is de fotometer: onderstaande figuur is een afbeelding er van . Met dit toestel wordt de uitdoving gemeten van het licht dat door een gekleurde oplossing straalt.
Deze uitdoving is recht evenredig met de concentratie der stof, die de kleurreactie geeft. De uitdoving wordt gemeten, doordat de gekleurde oplossing zich in een cuvette voor een verstelbaar vierkant diafragma bevindt. In een tweede cuvette, waardoor een evenwijdige lichtbundel van dezelfde sterkte straalt, bevindt zich uitsluitend het oplosmiddel; de eventuele uitdoving hierdoor veroorzaakt moet in de waarneming verrekend worden. De beide lichtbundels worden door prisma’s naast elkander gebracht op de beide helften van een cirkelvormig kleurfilter. Het diafragma aan de zijde van het oplosmiddel, waar de lichtabsorptie dus het geringst is, wordt nu zover dichtgedraaid tot de beide helften van het filter eenzelfde lichtsterkte hebben. Op de trommel van dit diafragma is dan onmiddellijk de lichtuitdoving in de andere cuvette af te lezen.
Door ijking is hieruit de concentratie van de te onderzoeken stof te berekenen. Indien men b.v. bij een blauw gekleurde oplossingeen rood filter gebruikt, zal die helft van het filter, waar het licht opvalt dat door de blauwe oplossing gekomen is, het donkerst zijn, doordat aan die zijde het rode licht reeds geabsorbeerd is in de cuvette.
