يحتوى جسم الانسان على مقادير متباينة من معادن مختلفة ورغم أنها لا تعتبر مواداً غذائية بمعنى الكلمة فإن وجودها في الجسم بمقادير معينة ضروري لكل العمليات الحيوية الكيميائية في الجسم، ولهذا فإن نقص أي منها عن المعدل المطلوب يؤدي إلى متاعب صحية، وقد يؤدي إلى الإصابة بأمراض بعضها خطير.
وباستثناء ملح الطعام (كلوريد الصوديوم) الذي يضاف بذاته إلى الطعام فإن الإنسان يحصل على كل المواد المعدنية تقريباً من الغذاء الذي يتناوله، إلا إذا رأى تناولها بصورة عقاقير للوقاية أو العلاج، وبينما يحتاج الانسان إلى مقادير كبيرة نسبياً قد تصل إلى بضع جرامات في اليوم من بعض المعادن مثل الكلسيوم والحديد فإنه لا يحتاج من بعضها الآخر إلا إلى آثار ضئيلة لا تزيد عن بضع ميكروجرامات مثل الزنك والفلور، ولكن ليس معنى ضالة هذه المقادير أن الجسم يمكنه بسهولة أن يستغنى عنها نهائياً لأن كلا منها له وظائف حيوية أساسية ضمن العمليات الحيوية والكيميائية التى تحدث في الجسم.
وليس من السهل حصر كل العناصر الكيميائية التى تدخل في تركيب الأجسام الحية عموماً وفي تركيب جسم الانسان بصفة خاصة، ولكن من الممكن تقسيمها على حسب مقدار ما تساهم به في تركيب الجسم وفي العمليات الحيوية اللازمة للنمو والحياة إلى مجموعتين رئيسيتين هما:
1 - العناصر التى تتكون منها كتلة الجسم وأهمها الأيدروجين والأكسوجين والكربون والنيتروجين والصوديوم المغنيسيوم والفوسفور والكبريت والبوتاسيوم والكالسيوم والكلور والحديد. وهي تحسب عادة بالجرامات.
2 - العناصر الطفيفة وهي التى توجد في الجسم بمقادير ضئيلة جداً لا تزيد عن جزء أو جزءين في المليون (ppm)، وتحسب في الحالة الأولى بالمليجرام وفي الحالة الثانية بالميكروجرام، وهي لا تشكل في مجموعها أكثر من 0.01% من وزن الجسم، ولكن على الرغم من هذه الضآلة فإن وجود بعض هذه العناصر في الجسم البشري ضروري جداً لتنظيم العمليات الحيوية المتباينة اللازمة لحياة الانسان وللمحافظة على سلامة صحته، ولهذا فلا بد من توفرها في الجسم بالمقادير المطلوبة، وخصوصاً عن طريق الغذاء، لأن نقص أي منها قد يؤدي إلى الإصابة بأمراض بعضها شديد الخطورة، كما أن زيادة أي منها كذلك عن الحد المطلوب قد تؤدي هي الأخرى إلى حدوث بعض أشكال التسمم، ومن أمثلة هذا النوع من العناصر الزنك والأيودين والنحاس .
ونظراً لأهمية الدور الذي يلعبه كل عنصر من هذه العناصر في حياة الإنسان فإنها قد استحوذت على معظم اهتمامات الباحثين في المجالات الطبية والكيمياء الحيوية والجيولوجيا، وعلم التغذية، كما اهتمت منظمة الصحة العالمية بدراستها وتحليلها وتقدير حاجة الجسم البشري من كل منها، والأخطار الناتجة عن نقصها.
وليست كل هذه العناصر على درجة واحدة من الأهمية، فمنها عناصر أساسية لا بد من توفيرها للجسم وإلا تعرض لبعض الخلل، ومنها عناصر نشطة ومفيدة، ولكنها ليست أساسية للحياة، ومنها كذلك عناصر أخرى موجودة في الجسم ولكنها لا تؤدي وظائف معروفة حتى الآن، ويطلق عليها اسم العناصر الخاملة.
ومن أهم العناصر الأساسية الزنك واليود والحديد والفلور.
ومن الممكن وضع الحديد ضمن العناصر الطفيفة كذلك على أساس صغر مقدار ما يوجد منه في الجسم بالنسبة للعناصر الأخرى التي تتكون منها كتلة الجسم.
الفلور:
هذا العنصر ضروري لسلامة الاسنان والعظام. وهو موجود في كثير من المواد الغذائية، وخصوصاً الأسماك والشاي. وفي حالة نقصه فمن الممكن إضافته بكميات محسوبة إلى مياه الشرب. ولكن يجب ألا تزيد نسبته في الماء عن جزء واحد في المليون، لأنها تؤدي في حالة زيادتها إلى حدوث تبقع في الأسنان، وهي ظاهرة منتشرة في البلاد التى تحتوى مياه الشرب فيها على نسبة عالية من الفلور (1.5 جزء في المليون أو أكثر) . ومن الممكن على أي حال خفض هذه النسبة في المياه بنفس الطريقة التى تزال أو تخفض بها نسبة الأملاح، وهي طريقة التبادل الأيوني .
اليود
يحتاجه الجسم بكميات ضئيلة ولكن أساسي لتكوين هرمون الغدة الدرقية، وفي حالة نقصه فإن الغدة الدرقية تتضخم، وهي حالة مرضية متوطنة في كثير من البلاد وتعرف باسم الدراق أو تضخم الغدة الدرقية . ويحتاج الرجل البالغ
المتوسط إلى 0.14 ملليجرام من الأيودين بينما تحتاج المرآة إلى 0.1 مجم. وتزداد حاجتها إليه بعض الشيء في فترتي الحمل والإرضاع. وأهم المصادر الغذائية للأيودين هي الأسماك وغيرها من الكائنات البحرية، والخضروات المزروعة في تربة غنية بعنصر الأيودين، وقد تكون الألبان ومنتجاتها مصدراً له إذا كانت مأخوذة من ماشية يدخل الأيودين في غذائها، كما تحتوى معظم الحبوب والخضروات على نسب ضئيلة من هذا العنصر.ولمعالجة نقص الأيودين فإن كثيراً من الدول تلجأ إلى تدعيم بعض المواد الغذائية التي يستهلكها كل أفراد الشعب بهذا العنصر. وأهم هذه المواد هو الملح الذي ثبت أن تدعيمه بالأيودين هو أفضل وسيلة لمقاومة مرض تضخم الغدة الدرقية على المستوى العام.
الكبد مخزن لعنصر الحديد
يشكل هذا العنصر المادة الأساسية التى تدخل في تركيب العظام. ويقدر أن الهيكل العظمي للشخص البالغ متوسط الوزن يحتوى على 1.2 كيلو جرام من الكالسيوم الذي يوجد متحداً مع الفوسفور في مركب يعرف باسم سلفات الكالسيوم. وهذا المركب هو الذي يعطي للعظام قوتها وصلابتها. وتبدأ العظام في التكون والنمو منذ أن يبدأ خلقها وهو في بطن أمه ثم تستمر في نموها بعد الولادة، وتتزايد أطوالها بالتدريج حتى يصل الشخص إلى سن العشرين، وعندئذ يتوقف نموها طولا ولكنها تظل تزداد سمكاً وصلابة ببطء حتى سن الخامسة والعشرين.
وعلى أساس أن مقدار الكالسيوم الذي يدخل في تركيب الهيكل العظمى للشخص المتوسط الحجم في هذه السن هو 1.2 كجم فمعنى هذا أنه يجب أن يحصل على 130 ملليجرام من الكالسيوم يومياً خلال الخمس وعشرين سنة الأولى من عمره وذلك ولتعويض ما يستهلك من خلايا العظام. وتزداد حاجة الإنسان إلى الكالسيوم بصفة خاصة في سن الطفولة والمراهقة، كما تزيد حاجة المرأة إليه في فترتي الحمل والإرضاع، ويوجد الكالسيوم في أنسجة النباتات والحيوانات. وأغنى مصادره هي الألبان ومنتجاتها والأسماك التي تؤكل بعظامها.
وتتراوح كمية الكالسيوم التى يحتاجها الطفل يومياً بين 500 و600 ملليجرام. وتزداد قليلاً في فترة المراهقة، ولكنها تعود فتنخفض بعد البلوغ إلى 500 مجم.
الحديد:
يمثل الحديد عنصراً أساسياً من العناصر المعدنية التى لها علاقة بصحة الإنسان، فهو عنصر أساسي لتكوين هيموجلوبين الدم.حيث إنه عامل أساسي في نقل الأكسوجين وتوزيعه على خلايا الجسم وأنسجته.
ويقدر وزن الحديد الموجود في جسم شخص بالغ متوسط بنحو 3 - 4 جرامات، منها ما بين جرامين وثلاثة جرامات في هيموجلوبين الدم، وأغلب الباقي منه يختزن في الكبد.
ومع أن كرات الدم الحمراء تتفتت وتتجدد بمعدل مرة كل 120 يوماً ويتجدد معها الهيموجلوبين فإن محتواها من الحديد لا يضيع بل يستخدم أغلبه في تكوين الهيموجلوبين الحديد. وقد تفقد نسبة صغيرة منه عن طريق الأمعاء أو نتيجة لنزيف الدم لأي سبب من الأسباب. ويعتبر نقص الحديد في الجسم سبباً رئيسياً من أسباب الإصابة بالأنيميا.
ويستطيع الجسم أن يمتص بعض الحديد من الغذاء وهو في المعدة، إلا أن أغلب امتصاصه يتم في الأمعاء الدقيقة، وخصوصاً في قسمها الأعلى. ولكن الجسم لا يستطيع أن يمتص كل الحديد الموجود في الطعام ، ولا تزيد نسبة ما يمتص منه بالنسبة لأغلب مواد الطعام عن 20% من محتواها منه، وتزيد نسبة الحديد الذي يمتص من اللحوم بالذات بنحو 10% عن النسبة السابقة.وأهم الأطعمة التى تحتوى على الحديد هي اللحوم والحبوب غير المقشورة والخضروات الخضراء والصفراء، وبعض الفواكه.
وتتوقف حاجة الجسم اليومية من عنصر الحديد على عدة عوامل أهمها عمر الشخص ووزنه وحالته الصحية ومقدار ما يفقده عن طريق البول،البراز أو عن طريق النزيف الدموى. وبغض النظر عما يضيع بسبب النزيف الدموى الذي يحدث لأي سبب من الأسباب فإن حاجة الشخص المتوسط في مختلف فئات العمر من عنصر الحديد في اليوم تكون حول 5 - 10 ملليجرامات بالنسبة للأطفال تحت سن العاشرة و9 - 18 بالنسبة للمراهقين و5 - 9 بالنسبة للبالغين، وتزيد عن ذلك بنحو 5 - 7 ملليجرامات بالنسبة للنساء.
وباستثناء ملح الطعام (كلوريد الصوديوم) الذي يضاف بذاته إلى الطعام فإن الإنسان يحصل على كل المواد المعدنية تقريباً من الغذاء الذي يتناوله، إلا إذا رأى تناولها بصورة عقاقير للوقاية أو العلاج، وبينما يحتاج الانسان إلى مقادير كبيرة نسبياً قد تصل إلى بضع جرامات في اليوم من بعض المعادن مثل الكلسيوم والحديد فإنه لا يحتاج من بعضها الآخر إلا إلى آثار ضئيلة لا تزيد عن بضع ميكروجرامات مثل الزنك والفلور، ولكن ليس معنى ضالة هذه المقادير أن الجسم يمكنه بسهولة أن يستغنى عنها نهائياً لأن كلا منها له وظائف حيوية أساسية ضمن العمليات الحيوية والكيميائية التى تحدث في الجسم.
وليس من السهل حصر كل العناصر الكيميائية التى تدخل في تركيب الأجسام الحية عموماً وفي تركيب جسم الانسان بصفة خاصة، ولكن من الممكن تقسيمها على حسب مقدار ما تساهم به في تركيب الجسم وفي العمليات الحيوية اللازمة للنمو والحياة إلى مجموعتين رئيسيتين هما:
1 - العناصر التى تتكون منها كتلة الجسم وأهمها الأيدروجين والأكسوجين والكربون والنيتروجين والصوديوم المغنيسيوم والفوسفور والكبريت والبوتاسيوم والكالسيوم والكلور والحديد. وهي تحسب عادة بالجرامات.
2 - العناصر الطفيفة وهي التى توجد في الجسم بمقادير ضئيلة جداً لا تزيد عن جزء أو جزءين في المليون (ppm)، وتحسب في الحالة الأولى بالمليجرام وفي الحالة الثانية بالميكروجرام، وهي لا تشكل في مجموعها أكثر من 0.01% من وزن الجسم، ولكن على الرغم من هذه الضآلة فإن وجود بعض هذه العناصر في الجسم البشري ضروري جداً لتنظيم العمليات الحيوية المتباينة اللازمة لحياة الانسان وللمحافظة على سلامة صحته، ولهذا فلا بد من توفرها في الجسم بالمقادير المطلوبة، وخصوصاً عن طريق الغذاء، لأن نقص أي منها قد يؤدي إلى الإصابة بأمراض بعضها شديد الخطورة، كما أن زيادة أي منها كذلك عن الحد المطلوب قد تؤدي هي الأخرى إلى حدوث بعض أشكال التسمم، ومن أمثلة هذا النوع من العناصر الزنك والأيودين والنحاس .
ونظراً لأهمية الدور الذي يلعبه كل عنصر من هذه العناصر في حياة الإنسان فإنها قد استحوذت على معظم اهتمامات الباحثين في المجالات الطبية والكيمياء الحيوية والجيولوجيا، وعلم التغذية، كما اهتمت منظمة الصحة العالمية بدراستها وتحليلها وتقدير حاجة الجسم البشري من كل منها، والأخطار الناتجة عن نقصها.
وليست كل هذه العناصر على درجة واحدة من الأهمية، فمنها عناصر أساسية لا بد من توفيرها للجسم وإلا تعرض لبعض الخلل، ومنها عناصر نشطة ومفيدة، ولكنها ليست أساسية للحياة، ومنها كذلك عناصر أخرى موجودة في الجسم ولكنها لا تؤدي وظائف معروفة حتى الآن، ويطلق عليها اسم العناصر الخاملة.
ومن أهم العناصر الأساسية الزنك واليود والحديد والفلور.
ومن الممكن وضع الحديد ضمن العناصر الطفيفة كذلك على أساس صغر مقدار ما يوجد منه في الجسم بالنسبة للعناصر الأخرى التي تتكون منها كتلة الجسم.
الفلور:
هذا العنصر ضروري لسلامة الاسنان والعظام. وهو موجود في كثير من المواد الغذائية، وخصوصاً الأسماك والشاي. وفي حالة نقصه فمن الممكن إضافته بكميات محسوبة إلى مياه الشرب. ولكن يجب ألا تزيد نسبته في الماء عن جزء واحد في المليون، لأنها تؤدي في حالة زيادتها إلى حدوث تبقع في الأسنان، وهي ظاهرة منتشرة في البلاد التى تحتوى مياه الشرب فيها على نسبة عالية من الفلور (1.5 جزء في المليون أو أكثر) . ومن الممكن على أي حال خفض هذه النسبة في المياه بنفس الطريقة التى تزال أو تخفض بها نسبة الأملاح، وهي طريقة التبادل الأيوني .
اليود
يحتاجه الجسم بكميات ضئيلة ولكن أساسي لتكوين هرمون الغدة الدرقية، وفي حالة نقصه فإن الغدة الدرقية تتضخم، وهي حالة مرضية متوطنة في كثير من البلاد وتعرف باسم الدراق أو تضخم الغدة الدرقية . ويحتاج الرجل البالغ
المتوسط إلى 0.14 ملليجرام من الأيودين بينما تحتاج المرآة إلى 0.1 مجم. وتزداد حاجتها إليه بعض الشيء في فترتي الحمل والإرضاع. وأهم المصادر الغذائية للأيودين هي الأسماك وغيرها من الكائنات البحرية، والخضروات المزروعة في تربة غنية بعنصر الأيودين، وقد تكون الألبان ومنتجاتها مصدراً له إذا كانت مأخوذة من ماشية يدخل الأيودين في غذائها، كما تحتوى معظم الحبوب والخضروات على نسب ضئيلة من هذا العنصر.ولمعالجة نقص الأيودين فإن كثيراً من الدول تلجأ إلى تدعيم بعض المواد الغذائية التي يستهلكها كل أفراد الشعب بهذا العنصر. وأهم هذه المواد هو الملح الذي ثبت أن تدعيمه بالأيودين هو أفضل وسيلة لمقاومة مرض تضخم الغدة الدرقية على المستوى العام.
الكبد مخزن لعنصر الحديد
يشكل هذا العنصر المادة الأساسية التى تدخل في تركيب العظام. ويقدر أن الهيكل العظمي للشخص البالغ متوسط الوزن يحتوى على 1.2 كيلو جرام من الكالسيوم الذي يوجد متحداً مع الفوسفور في مركب يعرف باسم سلفات الكالسيوم. وهذا المركب هو الذي يعطي للعظام قوتها وصلابتها. وتبدأ العظام في التكون والنمو منذ أن يبدأ خلقها وهو في بطن أمه ثم تستمر في نموها بعد الولادة، وتتزايد أطوالها بالتدريج حتى يصل الشخص إلى سن العشرين، وعندئذ يتوقف نموها طولا ولكنها تظل تزداد سمكاً وصلابة ببطء حتى سن الخامسة والعشرين.
وعلى أساس أن مقدار الكالسيوم الذي يدخل في تركيب الهيكل العظمى للشخص المتوسط الحجم في هذه السن هو 1.2 كجم فمعنى هذا أنه يجب أن يحصل على 130 ملليجرام من الكالسيوم يومياً خلال الخمس وعشرين سنة الأولى من عمره وذلك ولتعويض ما يستهلك من خلايا العظام. وتزداد حاجة الإنسان إلى الكالسيوم بصفة خاصة في سن الطفولة والمراهقة، كما تزيد حاجة المرأة إليه في فترتي الحمل والإرضاع، ويوجد الكالسيوم في أنسجة النباتات والحيوانات. وأغنى مصادره هي الألبان ومنتجاتها والأسماك التي تؤكل بعظامها.
وتتراوح كمية الكالسيوم التى يحتاجها الطفل يومياً بين 500 و600 ملليجرام. وتزداد قليلاً في فترة المراهقة، ولكنها تعود فتنخفض بعد البلوغ إلى 500 مجم.
الحديد:
يمثل الحديد عنصراً أساسياً من العناصر المعدنية التى لها علاقة بصحة الإنسان، فهو عنصر أساسي لتكوين هيموجلوبين الدم.حيث إنه عامل أساسي في نقل الأكسوجين وتوزيعه على خلايا الجسم وأنسجته.
ويقدر وزن الحديد الموجود في جسم شخص بالغ متوسط بنحو 3 - 4 جرامات، منها ما بين جرامين وثلاثة جرامات في هيموجلوبين الدم، وأغلب الباقي منه يختزن في الكبد.
ومع أن كرات الدم الحمراء تتفتت وتتجدد بمعدل مرة كل 120 يوماً ويتجدد معها الهيموجلوبين فإن محتواها من الحديد لا يضيع بل يستخدم أغلبه في تكوين الهيموجلوبين الحديد. وقد تفقد نسبة صغيرة منه عن طريق الأمعاء أو نتيجة لنزيف الدم لأي سبب من الأسباب. ويعتبر نقص الحديد في الجسم سبباً رئيسياً من أسباب الإصابة بالأنيميا.
ويستطيع الجسم أن يمتص بعض الحديد من الغذاء وهو في المعدة، إلا أن أغلب امتصاصه يتم في الأمعاء الدقيقة، وخصوصاً في قسمها الأعلى. ولكن الجسم لا يستطيع أن يمتص كل الحديد الموجود في الطعام ، ولا تزيد نسبة ما يمتص منه بالنسبة لأغلب مواد الطعام عن 20% من محتواها منه، وتزيد نسبة الحديد الذي يمتص من اللحوم بالذات بنحو 10% عن النسبة السابقة.وأهم الأطعمة التى تحتوى على الحديد هي اللحوم والحبوب غير المقشورة والخضروات الخضراء والصفراء، وبعض الفواكه.
وتتوقف حاجة الجسم اليومية من عنصر الحديد على عدة عوامل أهمها عمر الشخص ووزنه وحالته الصحية ومقدار ما يفقده عن طريق البول،البراز أو عن طريق النزيف الدموى. وبغض النظر عما يضيع بسبب النزيف الدموى الذي يحدث لأي سبب من الأسباب فإن حاجة الشخص المتوسط في مختلف فئات العمر من عنصر الحديد في اليوم تكون حول 5 - 10 ملليجرامات بالنسبة للأطفال تحت سن العاشرة و9 - 18 بالنسبة للمراهقين و5 - 9 بالنسبة للبالغين، وتزيد عن ذلك بنحو 5 - 7 ملليجرامات بالنسبة للنساء.
