العناصر الكيميائية في جسم الإنسان واهميتها

ما يقرب من 99٪ من كتلة جسم الإنسان تتكون من 6 عناصر كيميائية فقط: الأكسجين والكربون والهيدروجين والنيتروجين والكالسيوم والفوسفور ، تشكل العناصر الخمسة الأخرى معظم النسبة المئوية الأخيرة: البوتاسيوم والكبريت والصوديوم والكلور والمغنيسيوم ، لاحظ أن النسبة هي تقديرات ، يؤثر مستوى الماء (مقدار الماء الذي تشربه) بشكل كبير على كمية الأكسجين والهيدروجين في جسمك ويؤثر على التركيب النسبي لبقية العناصر في جسمك.

العناصر الكيميائية في جسم الإنسان واهميتها

ستة عناصر تمثل 99٪ من كتلة جسم الإنسان ، يمكن استخدام الاختصار CHNOPS للمساعدة فى تذكر العناصر الكيميائية الرئيسية الستة المستخدمة في الجزيئات البيولوجية ، C هو الكربون ، H هو الهيدروجين ، N هو النيتروجين ، O هو الأكسجين ، P هو الفوسفور ، و S هو الكبريت ، بينما يعد الاختصار طريقة جيدة لتذكر هويات العناصر ، إلا أنه لا يعكس وفرتها.

الأكسجين

الأكسجين هو العنصر الأكثر وفرة في جسم الإنسان، حيث يمثل حوالي 65٪ من كتلة الإنسان، ويتكون كل جزيء ماء من ذرتين هيدروجين مرتبطتين بذرة أكسجين واحدة، والأكسجين ضروري للتنفس الخلوي، إضافة إلى كونه أحد مكونات الماء، وكتلة كل ذرة أكسجين أعلى بكثير من كتلة الهيدروجين المركبة.

يعمل الأكسجين كمتقبل للإلكترون وعامل مؤكسد، وهو موجود في جميع الفئات الرئيسية الأربع من الجزيئات العضوية: البروتين والكربوهيدرات والدهون والأحماض النووية. ويعتبر الأكسجين عنصرا أساسيا في عملية التنفس الخلوي الهوائي، ويوجد كميات كبيرة منه في الرئتين وفي الدم. كما يتم ربط جزيء الأكسجين O2 من الهواء المستنشق بالهيموغلوبين الموجود في الدم. وتستخدم الميتوكوندريا الأكسجين في الخلايا لإنتاج جزيء الطاقة أدينوزين ثلاثي الفوسفات أو ATP. وعلى الرغم من أن الأكسجين ضروري لحياة الإنسان، إلا أن كميات كبيرة منه يمكن أن تكون مميتة، حيث يمكن أن تؤدي إلى تلف مؤكسد للخلايا والأنسجة.

الكربون

الكربون هو ثاني أكثر العناصر وجودا في جسم الإنسان وهو العنصر الأساسي في الكيمياء العضوية، جميع الجزيئات العضوية في جسمك تحتوي على الكربون. يشكل الكربون حوالي 18٪ من كتلة الجسم، ويوجد في البروتينات والكربوهيدرات والدهون والأحماض النووية. كما يوجد أيضا في ثاني أكسيد الكربون، حيث يترتبط العنصر بنفسه ليشكل سلاسلا وهياكلا حلقية تعمل كأساس لجميع التفاعلات الأيضية في الجسم. يطرد الكربون الموجود في ثاني أكسيد الكربون كنواتج عند التنفس.

الهيدروجين

ذرات الهيدروجين هي أكثر أنواع الذرات عددًا في الإنسان ، ولكن نظرًا لكونها خفيفة جدًا ، فإنها تشكل حوالي 10٪ فقط من الكتلة ، الهيدروجين موجود في الماء ، بالإضافة إلى أنه ناقل إلكترون مهم ، يرتبط معظم الهيدروجين في الجسم بالأكسجين لتكوين الماء ، H2O ،  يوجد الهيدروجين ، مثل الكربون ، في كل جزيء عضوي في الجسم ، يعمل الهيدروجين أيضًا بروتون أو أيون إيجابي في التفاعلات الكيميائية.

النيتروجين

يمثل النيتروجين حوالي 3.3٪ من كتلة الجسم. يوجد في البروتينات والأحماض النووية ، لأن معظم الهواء يتكون من النيتروجين ، يوجد غاز النيتروجين في الرئتين ، ولكن الجسم لا يمتصه بهذه الطريقة ، يحصل البشر على النيتروجين من الطعام ، يعتبر النيتروجين عنصرا هاما للأحماض الأمينية ، والتي تستخدم لبناء الببتيدات والبروتينات ، كما يعد النيتروجين مكونا أساسيا من الحمض النووي DNA و RNA وجميع الجزيئات الأخرى المشتقة من القواعد النيتروجينية.

الكالسيوم

الكالسيوم يشكل 1.5٪ من كتلة الجسم، ويستخدم في بناء العظام والأسنان، ويساهم في تقلص العضلات. تم اكتشاف أن حوالي 99٪ من الكالسيوم في الجسم يتواجد في العظام والأسنان، حيث يستخدم لبناء مركبات هيكلية قوية مثل هيدروكسيباتيت. على الرغم من أن معظم الكالسيوم يتواجد في العظام والأسنان، إلا أن هذه ليست الوظيفة الأهم للمعدن. الكالسيوم هو أيون مهم يستخدم في تقلص العضلات وتنظيم البروتين. في حالة نقص الكالسيوم في أي وظيفة حساسة، يقوم الجسم بسحبه من العظام والأسنان، وهذا قد يؤدي إلى هشاشة العظام ومشاكل أخرى. لذلك، من المهم الحصول على كمية كافية من الكالسيوم من الطعام.

الفوسفور

يشكل الفوسفور حوالي 1٪ من كتلة الجسم ، تم العثور على هذا العنصر في الأحماض النووية ، يعد كسر الروابط التي تربط جزيئات الفوسفات مكونًا رئيسيًا لنقل الطاقة ، مثل الكالسيوم ، يوجد عنصر الفسفور والمعادن في العظام والأسنان ، يوجد العنصر أيضًا في الأحماض النووية وجزيئات الطاقة ، مثل ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات).

البوتاسيوم

حوالي 0.2٪ من كتلة الإنسان هو البوتاسيوم، يستخدم في التوصيل العصبي. البوتاسيوم هو الكاتيون الرئيسي أو الأيون الموجب في الجسم. تعتمد الكيمياء الكهربائية في الجسم على الأيونات، ومن بينها البوتاسيوم هو الأهم. يستخدم البوتاسيوم في التوصيل العصبي وتنظيم ضربات القلب. جميع خلايا الجسم بحاجة إلى البوتاسيوم للعمل بشكل صحيح.

الكبريت

تحتوي بعض الأحماض الأمينية والبروتينات على نسبة قدرها 0.2-0.3٪ من كتلة الجسم من الكبريت.

الكلور

“يعد الكلور أنيونًا مهمًا، حيث تشمل وظائفه نقل إنزيم ATPase، الذي يستخدم في تزويد الطاقة للتفاعلات الكيميائية الحيوية، كما يستخدم الكلور في صناعة حمض الهيدروكلوريك الموجود في المعدة، والذي يساعد على هضم الطعام.

المغنيسيوم

يتم ربط المغنيسيوم بـ ATP والنيوكليوتيدات. يعد الكاتيون عامل مساعد هام في التفاعلات الأنزيمية. يستخدم المغنيسيوم في بناء أسنان وعظام صحية. يشكل الأيض تفاعلا كيميائيا في جسم الإنسان .

الصوديوم

الصوديوم هو أيون موجب الشحنة مثل البوتاسيوم، يمثل حوالي 0.1-0.2٪ من كتلة الجسم، ويساعد على تنظيم توازن الكهارل في الجسم والحفاظ على توازن حجم الماء في الدم والخلايا.

عناصر أخرى

على الرغم من وجود كميات كبيرة من الألومنيوم والسيليكون في قشرة الأرض، إلا أنه يتواجد كميات ضئيلة منهما في جسم الإنسان. وتشمل العناصر النزرة التي يحتوي عليها جسم الإنسان الحديد والفلور والزنك والسيليكون والروبيديوم والسترونشيوم والبروم والرصاص والنحاس وغيرها، وتعتبر بعض العناصر النزرة ضرورية أو تؤثر بشكل إيجابي على الجسم، في حين أن البعض الآخر لا يلعب دورا مهما أو يعتبر ساما. وتشمل العناصر النزرة الأخرى الموجودة في جسم الإنسان المعادن، والتي تعمل في العديد من الحالات كعوامل مساعدة للإنزيمات، مثل كوبالت الذي يعمل كعامل مساعد لفيتامين ب12 . 

النسبة المئوية للعنصر بالكتلة

• الأكسجين 65 .
• كربون 18 .
• الهيدروجين 10 .
• النيتروجين 3 .
• الكالسيوم 1.5 .
• الفوسفور 1.2 .
• البوتاسيوم 0.2 .
• الكبريت 0.2 .
• الكلور 0.2 .
• الصوديوم 0.1 .
• المغنيسيوم 0.05 .
• السيلينيوم والفلور كميات دقيقة .

أهمية العناصر الكيميائية في جسم الإنسان

من بين ما يقرب من 115 عنصرًا معروفًا ، هناك فقط العناصر الـ 19 الموضحة مطلوبة تمامًا في النظام الغذائي للإنسان ، وهي ضرورية للحياة ، هذه العناصر – تسمى العناصر الأساسية ، العنصر الأساسي هو العنصر المطلوب للحياة والذي يؤدي غيابه إلى الموت ، يعتبر العنصر ضروريًا إذا تسبب النقص باستمرار في تطور أو أداء غير طبيعي .

تعد بعض العناصر ضرورية لكائنات معينة، على سبيل المثال، يحتاج بعض النباتات إلى البورون للنمو، ويتواجد البروم على نطاق واسع في الكائنات البحرية، ويعد التنغستن ضروريًا لبعض الكائنات الحية الدقيقة.

معظم المواد الحية تتكون أساسًا مما يسمى بالعناصر الكتلية: الأكسجين والكربون والهيدروجين والنيتروجين والكبريت هي اللبنات الأساسية للمركبات التي تشكل أعضاء وعضلات الإنسان، وتشكل هذه العناصر الخمسة أيضًا الجزء الأكبر من النظام الغذائي؛ حيث يحتاج الإنسان إلى عشرات الجرامات منها يوميًا.

يشار عادة إلى ستة عناصر أخرى من المعادن الكبيرة، وهي الصوديوم والمغنيسيوم والبوتاسيوم والكالسيوم والكلور والفوسفور، لأنها تزوّد السوائل في الجسم بالأيونات الأساسية، وتشكل المكوناتالهيكلية الأساسية للجسم.

بالإضافة إلى ذلك، يلعب الفوسفور دورا رئيسيا في تكوين الحمض النووي (DNA) والرنا (RNA)، واللذان يعدان أساسا لتركيب الكائنات الحية. وتحتوي الأملاح المعدنية الستة الكبرى الموجودة في الجسم على كميات أقل من العناصر النزرة، وبالتالي فإن المستويات القليلة منها ضرورية في النظام الغذائي.

العناصر الأساسية المتبقية، والمعروفة باسم العناصر النزرة، موجودة بكميات صغيرة جداً، تتراوح من بضعة جرامات إلى بضعة مليغرامات في الإنسان البالغ، وتوجد مستويات قابلة للقياس لبعض العناصر في البشر، ولكنها ليست ضرورية للنمو أو الحفاظ على الصحة الجيدة.

تتضمن الأمثلة على ذلك الروبيديوم والسترونشيوم، حيث أن آليات جسمنا لاستخراج البوتاسيوم والكالسيوم من الأطعمة ليست دقيقة بنسبة 100٪، لذلك يتم امتصاص كميات صغيرة من الروبيديوم والسترونشيوم التي ليس لها وظيفة بيولوجية معروفة