أرجو المساعدة

الكيمياء والمواد الغذائية

يحتوي الغذاء على العناصر الغذائية، ولا يستطيع جسم الحيوان تصنيع هذه
العناصر، أو لا يستطيع تصنيعها بكميات كافية؛ الأمر الذي يحتم ضرورة
تزويدها عن طريق الغذاء، وتستعمل لإنتاج الطاقة والقيام بعمليات البناء،
النمو، التكاثر وصيانة الأنسجة

1) الماء:
عنصر غذائي ضروري للجسم وله وظائف حيوية متعددة ويشكل نسبة عالية من تركيب
الخلايا والأنسجة، وهو من العناصر الغذائية غير المنتجة للطاقة على الرغم
من أهميته لجميع العمليات التمثيلية للجسم، ولا بد من تناوله باستمرار.
ويقوم الماء بوظائف كثيرة في الجسم الحي ولا تستمر الحياة بدونه وقد يعيش
الحيوان مدة طويلة دون طعام أو بدون تزويده بأحد العناصر الغذائية الضرورية
ولكنه لا يستغن عن الماء إلا لفترة محدودة جدا، ويمكن تلخيص الوظائف
الأساسية للماء فيما يلي: ‌أ/ يعتبر الماء عاملا هاما في عمليات الهضم
المختلفة إذ يلزم لجميع التفاعلات الكيميائية الهضمية، التي هي عبارة عن
تفاعلات تحلل مائي. ‌ب/ الماء ضروري كواسطة نقل للعناصر الغذائية في عمليات
الهضم والامتصاص والتمثيل وطرح الفضلات، وذلك بفعل خاصية الذوبان لهذه
العناصر والمواد الناتجة عن تمثيلها في الماء. ‌ج/ الماء ضروري لتنظيم
حرارة جسم الحيوان وذلك راجع إلى خاصية ارتفاع درجة حرارته النوعية، فحرارة
الماء النوعية هي الأعلى بين المواد المعروفة، لذا فالماء يساهم في تثبيت
درجة حرارة الجسم على الرغم من التباين الكبير في كمية الحرارة أو الطاقة
التي تنطلق أثناء أكسدة المكونات الغذائية المختلفة في عمليات التحول
الناتجة عن التمثيل الغذائي. ‌د/ الماء يعمل على تعديل حرارة الجسم بحيث لا
تحدث فروقا عالية بينها وبين حرارة الجو المحيط. كما أن تناول كميات كبيرة
من الماء البارد تساعد على انخفاض درجة حرارة الجسم. ‌ه/ للماء تأثير
ميكانيكي على الأنسجة، فهو يعطيها المرونة والقوة مسهلا بذلك حركة العضلات
والأعضاء والمفاصل المختلفة. ‌و/ يدخل الماء في تركيب جميع الخلايا
والأنسجة وتختلف نسبته من نسيج إلى آخر، مثلا الأنسجة الدهنية 20%، في
العظام 45%، في العضلات المخططة 70-80% بينما في بلازما الدم 90-92%.

2) السكريات: مركبات عضوية تتكون من عناصر
الكربون والهيدروجين والأكسجين، وتكون نسبة الهيدروجين إلى الأكسجين
كنسبتها في الماء وهي تتكون من مركبات عديدة تتشابه في هذه الصفة، وفي أنها
قابلة لأن تتحول تمثيليا إلى سكر الغلوكوز (سكر العنب) وهي مركبات ذات
أولوية في إنتاج الطاقة في الجسم. تقسم السكريات حسب درجة تعقيدها إلى:
سكريات بسيطة وسكريات معقدة، تتكون جميعها من وحدات من السكريات البسيطة،
وتشمل السكريات البسيطة كلا من السكريات أحادية التسكر وثنائية التسكر
وقليلة التسكر. أما السكريات المعقدة تتكون من وحدات متعددة من السكريات
البسيطة وتتواجد بعدة أشكال كيميائية تحدد صفاتها، وهي تقسّم بشكل عام إلى:
كربوهيدرات ذائبة مثل النشأ والديكسترينات، وكربوهيدرات غير ذائبة
كالسيليلوز والهيمي سيليلوز والبكتين.

3)
الدهون: مركبات عضوية كثيرة تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين
والأكسجين كما هو الحال في السكريات إلا أن نسبة الهيدروجين على الأكسجين
فيها تختلف عن نسبتها في السكريات. تصنف الدهون إلى بسيطة ومركبة ومشتقة،
فالدهون البسيطة عبارة عن أسترات للأحماض الدهنية مع الكحولات وأهمها
الدهون والزيوت وهي عبارة عن أسترات الغليسيرول مع الأحماض الدهنية
المحتوية على مجموعة كربوكسيل واحدة تدعى الغليسيريدات، وهذه الغليسيريدات
إما أن تكون أحادية أو ثنائية أو ثلاثية وذلك حسب عدد الأحماض الدهنية
المرتبطة بالغليسيرول. وتشمل الدهون البسيطة أيضا الشموع وهي عبارة عن
أسترات للأحماض الدهنية ذات الأوزان الجزيئية العالية وكحولات غير
الغليسيرول ذات أوزان جزيئية عالية. أما الدهون المركبة فهي عبارة عن دهون
بسيطة مرتبطة مع جزء غير دهني، ومن أهم الدهون المركبة الفوسفوليبيدات التي
تحتوي على جزيء من حمض الفوسفوريك ومن الدهون المركبة أيضا الدهون السكرية
(الغلايكوليبيدات) التي تحتوي على جزء من الكربوهيدرات والدهون البروتينية
التي تحتوي على البروتينات. الدهون المشتقة عبارة عن نواتج تحلل الدهون
وتشمل الأحماض الدهنية الطليقة الكحولات طويلة السلسلة أو الحلقية التي من
أمثلتها الستيرولات وفيتامين A والكاروتينويدات كما تلحق بهذه المجموعة
الفيتامينات الذائبة هي الدهون (K. D. H) والدهون مصادر مركزة للطاقة، إذ
يعطي الغرام الواجد منها 9 كيلو كالوري من الطاقة، وعمليا تشكل
الغليسيريدات وخاصة الثلاثية المصدر الرئيسي للدهون في غذاء الإنسان وهي
عبارة عن الزيوت والدهون التي نحصل عليها من المصادر النباتية ولحيوانية
المختلفة، ولا تختلف الزيوت عن الدهون إلا في درجة الصلابة، إذ تكون الزيوت
سائلة على درجة حرارة الغرفة، ويكون مصدرها عادة نباتيا، أما الدهون فتكون
صلبة على درجة حرارة الغرفة، وتكون مصادرها عادة حيوانية.
4) البروتينات: هي اسم عام لمجموعة كبيرة من
المركبات التي تشترك باحتوائها على وحدات بناء تعرف باسم الأحماض الأمينية
Amino Acids، وتتميز البروتينات عن السكريات والدهون باحتوائها على
النتروجين بالإضافة إلى عناصر الكربون والهيدروجين والأكسجين، ومعدل نسبة
النتروجين في البروتينات والأحماض الآمينية ثابت نسبيا، وإن تباين قليلا
بالنسبة لبروتينات المصادر الغذائية المختلفة، فمعدل نسبة النتروجين في
البروتينات هو 16% ولذا عند تحويل النتروجين إلى بروتين نستخدم معامل
التحويل 6.25. وتجدر الإشارة إلى أن البروتينات ليست المركبات الوحيدة التي
تحتوي على النتروجين فهناك مركبات غير بروتينية تحتوي على النتروجين
كالأحماض النووية والهيستامين والأدرينالين. وبلغ عدد الأحماض الآمينية
التي تشكل وحدات بناء البروتين 20 ، ولكل من هذه الأحماض دور محدد في عملية
التمثيل الغذائي داخل الجسم، وقد صنفت هذه الأحماض حسب حاجة الإنسان، أو
الحيوان غليها في الغذاء وحسب قدرة الجسم على تحويلها إلى أحماض آمينية
أساسية وأخرى غير أساسية، ففي الإنسان البالغ توجد ثمانية أحماض أمينية
أساسية (لاحظ الجدول رقم 1) إلا أن عددها يختلف حسب نوع وعمر الحيوان.
والدور الأساسي الذي تقوم به البروتينات هو بناء وصيانة الأنسجة، إلا أن
البروتين يمكن أن يستخدم لإنتاج الطاقة وذلك في حالة نقص السكريات في
الغذاء، أو عند وجود فائض من البروتينات يزيد عن احتياجات الجسم للبناء
والصيانة، وفي هذه الحالة لا يكون تأكسد البروتين كاملا، بل يتحول جزء منه
إلى بول (يوريا)Urea تطرح خارج الجسم مع البول، مما يجعل كفاءة الاستفادة
من البروتين لأغراض الطاقة قليلة بالمقارنة مع العناصر الأخرى المنتجة
للطاقة.

تصنيف الأحماض الأمينية حسب
احتياجات الإنسان

الأحماض الآمينية الأساسية الأحماض الآمينية غير الأساسية إيزولوسين
Isoleucine تريبتوفان Tryptophane ثريونين Thréonine فالين Valine فنيل
ألانين Phénylalanine لايسين Lysine ليوسين Leucine ميثونين Méthionine
ألانين Alanine أرجنين Argenine برولين Proline تايروسين Tyrosine غلايسين
Glycine حمض الأسبارتيك Aspartic Acid حمض الغلوتاميك Glutamic Acid سيستين
Cystine سرين Serine هستيدين Histidine هيدروكسي برولين Hidroxyproline 5)
الفيتامينات: مجمعة من المركبات العضوية المعقدة في تركيبها، يتطلبها
الجسم بكميات قليلة نسبيا، وهي ضرورية لصيانة ونمو الجسم ووقايته من
الأمراض من خلال وظائفها الحيوية الهامة، والتي من أبرزها تنشيط التفاعلات
التمثيلية المختلفة وبعض هذه المركبات لا يصنّع في الجسم، بينما يصنع بعضها
بكميات غير كافية لا تفي باحتياجات الجسم إليها، مما يحتم ضرورة الحصول
عليها في الغذاء. وتصنف الفيتامينات إلى مجموعتين: • فيتامينات ذائبة في
الدهن: وتشمل فيتامين A (الريتنول) وD (الكالسيفرولات)، E (التوكوفيرولات)
وK (الكونيونات). • فيتامينات ذائبة في الماء: وهي عبارة عن مجموعة فيتامين
B المركب وفيتامين C، حمض الآسكوربيكن. وعلى الرغم من وجود تباين في وجهات
نظر المعرفين للفيتامينات إلا أن هناك نقاطا مشتركة بين الفيتامينات ولقد
عرفها العالم روزنبرغ Rosenberg بأنها: مركبات عضوية تعمل على تنظيم عمليات
الصيانة والنمو في الجسم ولا يمكن تصنيعها من قبل كثير من الحيوانات، لذا
لا بد من الاستفادة منها في الغذاء. وتستعمل وتكون فعالة عندما تكون
بمقادير قليلة. بعضها ضروري لتحويل الطاقة لكنها لا تتحول إلى طاقة، وبعضها
الآخر ضروري لعمليات التمثيل الحيوي، وتصنيع وحدات تركيبية وبنائية،
ولكنها لا تدخل في تركيب هذه الوحدات.
العناصر المعدنية: يتطلب الجسم مجموعة من العناصر المعدنية بالإضافة إلى
العناصر العضوية المكونة للمركبات العضوية، إذ يحتوي جسم الإنسان كما أجسام
الحيوانات الراقية الأخرى على ما لا يقل عن 40 عنصرا كيميائيا، توجد في
تركيب الأنسجة الحية ويمكن الكشف عنها بسوائل التحليل المختلفة، وتشكل 4
عناصر أساسية منها وهي الكربون، الهيدروجين، الأكسجين والنتروجين حوالي 96%
من وزن الجسم مكونة الماء والمركبات العضوية بينما تشكل العناصر المعدنية
حوالي 4% من وزن الجسم، ويتطلب الجسم بعض العناصر المعدنية بكميات كبيرة
نسبيا، وتسمى العناصر المعدنية الكبرى Macro Minerals ومثالها: الكالسيوم،
الفوسفور، الصوديوم والبوتاسيوم، وتسمى العناصر المعدنية الصغرى، مثل
الحديد، النحاس، الزنك والمنغنيز، والعناصر المعدنية كالفيتامينات من حيث
أنها تلعب دورا هاما في تنشيط التفاعلات الكيميائية الحيوية، كما أن لها
وظائف أخرى كدخولها في تركيب وبناء الجسم، وتنظيم حركة السوائل في الجسم،
وتنظيم التوازن الحامضي القاعدي فيه.