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

اكثر عنصر كيميائي في جسم الانسان ، الأكسجين هو العنصر الأكثر وفرة في جسم الإنسان حيث يمثل حوالي 65٪ من كتلة الإنسان ، يتكون كل جزيء ماء من ذرتين هيدروجين مرتبطتين بذرة أكسجين واحدة ، لكن كتلة كل ذرة أكسجين أعلى بكثير من كتلة الهيدروجين المركبة ، بالإضافة إلى كونه أحد مكونات الماء ، فإن الأكسجين ضروري للتنفس الخلوي.

يعمل عنصر الأكسجين كمتقبل للإلكترون وعامل مؤكسد ، يوجد في جميع الفئات الأربع الرئيسية للجزيئات العضوية: البروتين والكربوهيدرات والدهون والأحماض النووية ، لأنه عنصر أساسي في التنفس الخلوي الهوائي ، توجد كميات كبيرة من الأكسجين في الرئتين وفي مجرى الدم ، يرتبط الهيموغلوبين الموجود في الدم جزيء الأكسجين O2 من الهواء المستنشق ، تستخدم الميتوكوندريا الأكسجين في الخلايا لإنتاج جزيء الطاقة أدينوزين ثلاثي الفوسفات أو ATP ، في حين أنه ضروري لحياة الإنسان ، إلا أن الكثير من الأكسجين يمكن أن يكون مميتًا ، حيث يمكن أن يؤدي إلى تلف مؤكسد للخلايا والأنسجة.

الكربون

الكربون هو ثاني أكثر العناصر وفرة في جسم الإنسان والعنصر الذي يعتبر أساس الكيمياء العضوية، كل جزيء عضوي في جسمك يحتوي على الكربون ، حيث يمثل حوالي 18٪ من كتلة الجسم ، يوجد الكربون في البروتينات والكربوهيدرات والدهون والأحماض النووية ، يوجد أيضًا في ثاني أكسيد الكربون يرتبط العنصر بنفسه ليشكل سلاسل وهياكل حلقية تعمل كأساس لجميع التفاعلات الأيضية في الجسم ، يتم طرد الكربون الموجود في ثاني أكسيد الكربون كمخلفات 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 يمتص بهذه الطريقة ، يحصل البشر على النيتروجين من الطعام ، يعتبر العنصر مكونًا مهمًا للأحماض الأمينية ، والتي تستخدم لبناء الببتيدات والبروتينات ، يعتبر النيتروجين أيضًا مكونًا أساسيًا من الحمض النووي DNA و RNA وجميع الجزيئات الأخرى المشتقة من القواعد النيتروجينية.

الكالسيوم

يشكل الكالسيوم 1.5٪ من كتلة الجسم ، يتم استخدامه لبناء العظام والأسنان ، بالإضافة إلى أنه مهم لتقلص العضلات ، وجد حوالي 99٪ من الكالسيوم في الجسم في العظام والأسنان ، حيث يُستخدم العنصر لبناء مركبات هيكلية قوية ، مثل هيدروكسيباتيت ، على الرغم من أن معظم الكالسيوم موجود في العظام والأسنان ، إلا أن هذه ليست الوظيفة الأكثر أهمية للمعادن ، الكالسيوم هو أيون مهم يستخدم في تقلص العضلات وتنظيم البروتين، إذا كانت أي وظيفة حساسة بها نقص الكالسيوم ، فسيقوم الجسم بسحبها من العظام والأسنان، يمكن أن يؤدي هذا إلى هشاشة العظام ومشاكل أخرى ، لذلك من المهم الحصول على ما يكفي من الكالسيوم الغذائي.

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

البوتاسيوم حوالي 0.2 ٪ من كتلة الإنسان ، يتم استخدامه في التوصيل العصبي ، البوتاسيوم هو الكاتيون الرئيسي أو أيون موجب الشحنة في الجسم ، تعتمد الكيمياء الكهربية في الجسم على الأيونات ، من بين هؤلاء ، الكاتيون البوتاسيوم من أهمها ، يستخدم البوتاسيوم في التوصيل العصبي وتنظيم دقات القلب ، تحتاج جميع خلايا الجسم إلى البوتاسيوم لتعمل.

الكبريت

يوجد الكبريت في بعض الأحماض الأمينية والبروتينات ، حوالي 0.2-0.3٪ من كتلة الجسم.

الكلور

الكلور هو أنيون مهم ، تتضمن إحدى وظائفه نقل إنزيم ATPase ، والذي يستخدم لتزويد الطاقة للتفاعلات الكيميائية الحيوية ، يستخدم الكلور في صنع حمض الهيدروكلوريك الموجود في المعدة ويساعد على هضم الطعام.

المغنيسيوم

المغنيسيوم يرتبط بـ ATP والنيوكليوتيدات ، الكاتيون هو عامل مساعد مهم للتفاعلات الأنزيمية ، يستخدم المغنيسيوم لبناء أسنان وعظام صحية  ، ويعد الأيض أحد التفاعلات الكيميائية في جسم الانسان .

الصوديوم

الصوديوم ، مثل البوتاسيوم ، هو أيون موجب الشحنة ، حوالي 0.1-0.2٪ من كتلة الجسم ، يساعد الصوديوم على تنظيم توازن الكهارل في الجسم والحفاظ على التوازن فيما يتعلق بحجم الماء في الدم والخلايا.

عناصر أخرى

على الرغم من وفرة الألومنيوم والسيليكون في القشرة الأرضية ، إلا أنهما يوجدان بكميات ضئيلة في جسم الإنسان ، تشمل العناصر النزرة الحديد والفلور والزنك والسيليكون والروبيديوم و السترونشيوم والبروم والرصاص والنحاس وغيرها الكثير ،بعض العناصر النزرة ضرورية أو لها تأثير مفيد على الجسم ، في حين أن البعض الآخر ليس له وظيفة معروفة أو يبدو أنه سام ، تشمل العناصر النزرة الأخرى المعادن ، والتي غالبًا ما تكون عوامل مساعدة للإنزيمات مثل الكوبالت لفيتامين ب 12 .

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 .

بعض العناصر الأخرى ضرورية لكائنات معينة  على سبيل المثال ، البورون مطلوب لنمو بعض النباتات ، والبروم موزع على نطاق واسع في الكائنات البحرية ، و التنغستن ضروري لبعض الكائنات الحية الدقيقة.

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

غالبًا ما يشار إلى ستة عناصر أخرى – الصوديوم والمغنيسيوم والبوتاسيوم والكالسيوم والكلور والفوسفور – بالمعادن الكبيرة لأنها توفر الأيونات الأساسية في سوائل الجسم وتشكل المكونات الهيكلية الرئيسية للجسم.

بالإضافة إلى ذلك ، يعد الفوسفور مكونًا رئيسيًا لكل من DNA و RNA: اللبنات الجينية للبناء للكائنات الحية ، توجد المعادن الكبيرة الستة في الجسم بكميات أقل إلى حد ما من العناصر السائبة ، لذلك فإن المستويات المنخفضة المقابلة مطلوبة في النظام الغذائي.

العناصر الأساسية المتبقية – تسمى العناصر النزرة – موجودة بكميات صغيرة جدًا ، تتراوح من بضعة جرامات إلى بضعة مليغرامات في الإنسان البالغ ، توجد مستويات قابلة للقياس لبعض العناصر في البشر ولكنها ليست مطلوبة للنمو أو الصحة الجيدة.

ومن الأمثلة على ذلك الروبيديوم والسترونشيوم ، نظرًا لأن آليات الجسم لاستخراج البوتاسيوم والكالسيوم من الأطعمة ليست انتقائية بنسبة 100٪ ، يتم امتصاص كميات صغيرة من الروبيديوم و السترونشيوم ، والتي ليس لها وظيفة بيولوجية معروفة .