Gli elementi chimici del corpo umano

Gli elementi chimici del corpo umano

Il corpo umano è composto soprattutto da quattro elementi chimici: idrogeno e ossigeno (sotto forma di acqua), carbonio e azoto (i costituenti basilari di proteine, glucidi e lipidi). I restanti atomi che costituiscono la materia vivente si trovano sotto forma di sali minerali.

Nessun organismo è in grado di sintetizzare autonomamente alcun minerale, pertanto essi devono essere intro- dotti attraverso l’alimentazione.

I sali minerali (chiamati anche ceneri in alcune tabelle di composizione degli alimenti) svolgono diverse funzioni ed entrano nella costituzione delle cellule e dei vari tessuti. Alcuni di loro svolgono un ruolo plastico, facendo parte della costituzione dei tessuti corporei (come le ossa); altri esplicano un’importante azione regolatrice in moltissime reazioni biochimiche cellulari (per esempio la presenza del ferro nella molecola dell’emoglobina).

I sali minerali si possono presentare allo stato solido-cristallino come, per esempio, nelle ossa e nei denti, oppure in soluzione, ionizzati e non, come nei liquidi intra ed extracellulari.

Vediamo nel dettaglio i principali elementi chimici che partecipano alla costruzione degli organismi viventi.

Idrogeno e ossigeno

Si trovano principalmente sotto forma di acqua, che costituisce circa il 60% del corpo umano, in peso. È pratica- mente impossibile immaginare la vita senza acqua. L’acqua in natura è tra i principali costituenti degli ecosistemi ed è alla base di tutte le forme di vita conosciute, uomo compreso; a essa è dovuta anche la stessa origine della vita sul nostro pianeta ed è inoltre indispensabile anche nell’uso civile, agricolo e industriale. L’uomo ne ha rico- nosciuto sin da tempi antichissimi la sua importanza, identificandola come uno dei principali elementi costituti- vi dell’universo, attribuendole un profondo valore simbolico, riscontrabile nelle principali religioni.

Carbonio

Il carbonio si trova in tutte le forme di vita organica ed è la base della chimica organica. Questo nonmetallo ha l’interessante caratteristica di essere in grado di legarsi con se stesso e con una vasta gamma di elementi (produ- cendo più di 10 milioni di composti). Unito all’ossigeno forma il biossido di carbonio (anidride carbonica) che è assolutamente vitale per la crescita delle piante. Unito all’idrogeno forma vari composti chiamati idrocarburi che sono essenziali per l’industria in forma di combustibili fossili. Combinato a ossigeno e idrogeno forma vari gruppi di composti tra i quali le proteine, i glucidi e gli acidi grassi, essenziali per la vita.

Azoto

Costituisce il 78% dell’atmosfera terrestre ed è un costituente di tutti i tessuti viventi. L’azoto è un elemento fondamentale per la vita, in quanto è un costituente del DNA e, come tale, del codice genetico. Le sue molecole si trovano principalmente nell’aria. Nell’acqua e nel terreno l’azoto può essere trovato in nitrati e nitriti. Tutte queste sostanze costituiscono una fase del ciclo dell’azoto. Da un punto di vista metabolico il composto a base di azoto più importante è l’ossido di azoto (NO) dal quale è possibile ottenere i composti amminici che stan- no alla base della sintesi delle proteine. Svolge inoltre un ruolo fondamentale nel meccanismo della distensione muscolare, ed è coinvolto nel sistema cardiovascolare, nel sistema immunitario, nel sistema nervoso centrale e nel sistema nervoso periferico.

Calcio

È il sale maggiormente presente nell’organismo umano. Per il 97% circa il calcio si trova depositato nel tessuto

osseo, come fosfato tricalcico, carbonato di calcio e fluoruro di calcio, dove svolge un’importante funzione pla-

stica. Nel plasma sanguigno è presente in ragione di 9-11 mg/100 ml.

Insieme al fosforo, il calcio è il costituente principale delle ossa e dei denti. La piccola quantità che non si trova nello scheletro si trova nei liquidi organici in forma ionica partecipando a numerosi processi biochimici, come:

la coagulazione del sangue (trasformazione del fibrinogeno in fibrina);

il funzionamento del miocardio e la contrazione muscolare;

la permeabilità delle membrane.

Gli alimenti più ricchi di calcio sono: latte, formaggio, yogurt, verdure verdi, legumi secchi, uova, noci, pesci, soia e derivati.

Fosforo

È contenuto per l’85% nelle ossa, per il 10% nel tessuto muscolare, per l’1% nel cervello e per il rimanente 4%

nel sangue e negli altri tessuti.

L’assorbimento del fosforo avviene come fosfato inorganico nell’intestino tenue e è in stretta relazione con la quantità di calcio presente nella dieta.

È importante che l’assunzione di fosforo nella dieta sia in relazione adeguata a quella di calcio soprattutto nel periodo della crescita, in caso di gravidanza e di allattamento. L’importante è che il rapporto tra calcio e fosforo non sia mai inferiore all’unità.

Il fosforo svolge un’importante funzione plastica nelle ossa, legato col calcio (fosfato tricalcico), e come costi- tuente dei fosfolipidi, sostanze basilari nella costruzione delle membrane cellulari e del tessuto nervoso (lecitina, sfingomielina, cefalina). Entra inoltre nella struttura del DNA e del RNA, costituenti fondamentali dei cromo- somi nucleari, nonché nella molecola dell’ATP (adenosintrifosfato), il combustibile di ogni cellula. Inoltre ha il compito di regolare l’equilibrio acido-base dell’organismo.

Il fosforo è largamente presente in molti alimenti: latte, formaggi, tuorlo d’uovo, carne, legumi e cereali. Nei pe- sci è molto abbondante soprattutto durante il periodo riproduttivo. A tal proposito va detto che la credenza che il consumo di questo alimento e del fosforo in genere abbia un effetto positivo sull’intelligenza e sulla memoria non ha particolari fondamenti scientifici.

Magnesio

È un altro sale che serve soprattutto a costruire il tessuto osseo (circa il 60% del magnesio totale). Il restante si trova in forma ionica nei liquidi intracellulari (36%) e nei liquidi organici e nel connettivo (4%). L’assorbimento del magnesio avviene nell’intestino tenue ed è favorito dalla vitamina D. Insieme a calcio e fosforo, il magnesio interviene nella costituzione del tessuto osseo. Inoltre, ha un’azione simile a quella del calcio nella trasmissione degli impulsi nervosi e nella contrazione muscolare. Interviene in numerose reazione metaboliche cellulari ed è indispensabile per il buon funzionamento di diversi enzimi dei processi metabolici dei protidi, lipidi e glucidi.

Abbondanti fonti di magnesio sono la crusca e i cereali integrali, gli ortaggi a foglia verde, la frutta fresca e secca, il cioccolato, i legumi, le carni rosse.

Sodio

È il più importante sale minerale contenuto nei liquidi extracellulari. Il sodio si trova anche nel tessuto osseo, nel connettivo e nella cartilagine. Il contenuto di sodio nel corpo umano è poco più di 100 g (corrispondenti a circa 250 g di cloruro di sodio).

Sotto forma di cloruro e di bicarbonato partecipa insieme al potassio alla regolazione dell’acidità del sangue e dei tessuti (equilibrio acido-base). Permette inoltre il mantenimento della pressione osmotica del sangue e di altri liquidi corporei, protegge l’organismo dalle eccessive perdite idriche e regola la normale eccitabilità dei muscoli e della permeabilità cellulare.

La maggior fonte di sodio è rappresentata dal cloruro di sodio (sale da cucina) utilizzato normalmente per insa- porire gli alimenti e le preparazioni gastronomiche. Si ricava direttamente per evaporazione dell’acqua di mare (sale marino), oppure viene estratto da cave come salgemma.

Il cloruro di sodio trova abbondante impiego nei formaggi, nelle conserve in salamoia, negli insaccati e negli

alimenti di origine animale in genere.

Potassio

Al contrario del sodio, è il più importante sale contenuto nei liquidi intracellulari. Rappresenta lo 0,28% del pe- so corporeo, per un totale di circa 180 g. L’assorbimento del potassio avviene nell’intestino tenue e la sua elimi- nazione attraverso il sudore e, soprattutto, le urine. Il fabbisogno giornaliero è di circa 4 g assicurato ampiamente da un regime alimentare sufficientemente variato.

Il potassio, contenuto nel liquido intracellulare, regola insieme al sodio l’equilibrio acido-base dei tessuti, la pres- sione osmotica cellulare e la capacità di trattenere i liquidi da parte dell’organismo. Il potassio è presente anche nei liquidi extracellulari dove svolge un’importante funzione regolatrice sull’attività dei muscoli scheletrici e del cuore (miocardio).

Il potassio è ben distribuito in molti alimenti di origine animale e vegetale. È abbondante nel lievito di birra, nel latte, nei cereali, nei legumi, nella frutta secca e nelle carni rosse in genere.

Zolfo

L’organismo adulto contiene circa 300 g di zolfo localizzato in numerosi composti proteici definiti, per appunto, solforati, localizzati soprattutto nelle unghie e nei capelli. Lo zolfo, abbondante in tutti gli alimenti ricchi in pro- tidi contenenti cisteina e cistina, viene assorbito a livello intestinale ed eliminato per via renale.

Cibo Sodio in mg/100 g

Cetriolini sotto aceto 950

Salatini 835

Olive 2300

Cracker salati 700

Prosciutto crudo 4500

Salame 2000

Pane normale 1000

Pasta 750

Biscotti 110

Latte di mucca 50

Cornflakes 900

Pecorino 1900

Parmigiano 450

Finocchi 140

Sedano 140

L’amminoacido metionina si contraddistingue dalla presenza di un atomo di zolfo nel gruppo funzionale.

H

₃

C S

O

OH

Come detto, questo elemento è presente soprattutto nella composizione di alcuni amminoacidi essenziali (me- tionina, cisteina e cistina), indispensabili per formare molte proteine del nostro corpo. Inoltre, lo zolfo è presente nella struttura di altre importanti molecole quali l’eparina, il glutatione, l’insulina, la biotina (vit. H) e la tiamina (vit. B1).

Cloro

È il sale comunemente combinato con il sodio nei liquidi extracellulari e con il potassio all’interno delle cel- lule. A differenza di questi elementi, può passare liberamente tra i due fluidi attraverso le membrane cellulari.

Nell’adulto ne troviamo circa 70 g. Viene assorbito dall’intestino ed eliminato soprattutto per via renale, oltre che con il sudore.

Analogamente al sodio il cloro ha funzione di regolazione nel bilancio idrico, della pressione osmotica e dell’equi- librio acido-base. È inoltre il principale costituente del succo gastrico sotto forma di acido cloridrico. Si ricava soprattutto dal cloruro di sodio, presente abbondantemente negli alimenti preparati quotidianamente o conser- vati (salumi, formaggi ecc.) e nei prodotti ittici in genere.

Ferro

Il ferro costituisce solo lo 0,006% del peso del corpo umano, per un totale di circa 4-5 g. Buona parte di questo (75% circa) entra nella costituzione della molecola dell’emoglobina contenuta nei globuli rossi e della mioglobi- na presente nel tessuto muscolare. Il ferro restante è presente come ferritina ed emosiderina nella mucosa inte- stinale, nel fegato, nella milza e nel midollo osseo (come deposito di riserva).

La sua funzione è quella di trasportare l’ossigeno dai polmoni a tutti i tessuti del corpo e successivamente ripor- tare di nuovo ai polmoni l’anidride carbonica, ottenuta dall’ossidazione cellulare.

Sono buone fonti di ferro la carne (specie quella equina), il fegato (l’organo dove viene immagazzinato), i mol- luschi, il tuorlo d’uovo. Il ferro proveniente dal mondo vegetale (cereali integrali, legumi, spinaci e altri ortaggi a foglia verde) viene scarsamente assorbito a causa di sali inibitori, quali gli ossalati e i fitati.

Iodio

L’organismo contiene complessivamente 20-50 mg di iodio, di cui circa 1/3 è localizzato a livello della tiroide.

Lo iodio viene assorbito a livello dell’intestino tenue e per la quasi totalità è trattenuto dalla ghiandola tiroidea, situata nel collo.

Lo iodio entra nella struttura degli ormoni prodotti dalla tiroide (tiroxina, triiodotironina ecc.), che regolano il metabolismo generale di ogni cellula, controllando il consumo di ossigeno. La carenza di iodio fa ingrossare la ghiandola tiroide determinando la formazione del gozzo.

Alimenti ricchi di iodio sono soprattutto l’acqua, il sale marino, i prodotti ittici e in genere tutti i prodotti di origine animale.

Zinco

È presente nell’organismo in quantità complessiva di 2 g, soprattutto nel fegato, nei muscoli e nelle ossa.

L’assorbimento avviene nell’intestino tenue; col passare dell’età si tende a diminuire la capacità di assimilare que- sto sale.

Senza zinco circa 200 enzimi non riescono a svolgere le proprie funzioni metaboliche. Questo sale interviene nella trasmissione delle informazioni genetiche, favorendo la combinazione delle proteine con gli acidi nucleici.

Lo zinco, inoltre, regola la funzionalità delle membrane cellulari.

Lo zinco è contenuto in tutti gli alimenti di origine animale (soprattutto i molluschi) e nelle frattaglie.

Manganese

L’organismo ne contiene circa 12-15 mg, localizzati soprattutto nei reni e nel fegato. L’assorbimento avviene nell’intestino tenue, mentre la bile ne elimina l’eccesso.

Il manganese partecipa alla formazione di parecchi enzimi coinvolti nel metabolismo proteico e glucidico (bio- tina e delle vitamine B1 e C), nonché nella formazione di mucopolisaccaridi. È necessario per la sintesi del co- lesterolo e interviene nella formazione degli ormoni sessuali.

La sua assunzione è garantita da una dieta variata in quanto il manganese è presente in numerosi alimenti.

Rame

Il rame è localizzato soprattutto nei muscoli, nel cervello, nei reni e nel cuore. Il trasporto nel sangue avviene grazie a una proteina, la ceruloplasmina.

Il rame è fondamentale nella costituzione di alcuni enzimi che intervengono nel meccanismo della contrazio- ne muscolare. Inoltre, è indispensabile per la sintesi dell’emoglobina, del collagene e dell’elastina. Interviene nel processo di sintesi della noradrenalina (molecola chiave per il funzionamento del sistema nervoso) e della mela- nina (pigmento presente nella pelle e nei capelli). Contribuisce, infine, a neutralizzare i radicali liberi che causano danni alle cellule.

Le maggiori fonti di rame sono le carni rosse, le frattaglie, i frutti di mare, la frutta secca e l’acqua potabile.

Selenio

Si tratta di un microelemento (solo 13 g nell’organismo) che ha conosciuto negli ultimi anni una certa notorietà legata soprattutto al suo ruolo attivo nel funzionamento dell’enzima glutatione perossidasi. Questo enzima, che lavora in stretta associazione con la vitamina E, ha un effetto protettivo a livello cellulare contro le perossidazioni, cioè contro il deterioramento delle cellule dovuto alla vecchiaia.

L’assorbimento del selenio sembra avvenire prevalentemente a livello dell’intestino tenue.

Il selenio è presente in special modo nelle granaglie, nelle cipolle, nei broccoli, nei prodotti ittici e nelle carni.

Cromo

Il cromo è un microelemento essenziale per l’uomo, in quanto partecipa al corretto metabolismo dei lipidi e dei glucidi (interagisce con l’insulina nel favorire l’utilizzazione del glucosio).

In mancanza di cromo si assiste a un’intolleranza al glucosio (menomazione della glicolisi e comparsa del diabe- te) e a un aumento dei trigliceridi e del colesterolo.

È abbondante nei grassi, negli oli, nei cereali integrali, nei molluschi e nelle carni.

Fluoro

Il fluoro si localizza soprattutto nella struttura delle ossa e dello smalto dei denti (2,6 g), offrendo una buona resi- stenza allo sviluppo delle carie dentarie. Inoltre, previene e cura l’osteoporosi e i processi degenerativi del sistema cardiovascolare.

L’acqua potabile costituisce la fonte primaria di questo sale, ma la sua concentrazione varia notevolmente da zo- na a zona. Alimenti contenenti fluoro sono anche il tè e i prodotti ittici in genere.

Come azione profilattica contro la carie dentaria in vari Paesi si è rivelato utile l’aggiunta di fluoro all’ac-

qua potabile immessa nella rete pubblica, fino a raggiungere una concentrazione di 1 p.p.m. (una parte per

milione).

Cobalto

Questo sale viene introdotto nella dieta attraverso l’assorbimento della vitamina B12, di cui fa parte integrante; è un nutriente fondamentale nella biosintesi dell’emoglobina, indispensabile nel metabolismo degli acidi nucleici e nel fissaggio dello iodio tiroideo.

Come vitamina il cobalto è presente soprattutto nelle frattaglie, nella carni e nel latte.

Molibdeno

Partecipa alla costituzione di diversi enzimi cellulari. Ne sono ricchi i legumi, i cereali e le frattaglie.

SiMboLo CARATTERiSTiCHE

Elementi fondamentali

H idrogeno

^I costituente dei composti organici e dell’acqua

C carbonio

⁶ costituente dei composti organici

N

^{azoto 7} costituente di molti composti organici

O

ossigeno 8

costituente di molti composti organici e dell’acqua

Elementi importanti

F

fluoro 9 importante per la struttura dei denti e delle ossa

Na

sodio 11 costituente del sale da cucina e presente come ione positivo

Mg

magnesio 12 costituente di molti enzimi

P

fosforo 15 costituente di ossa e denti, importante nella biosintesi di energia

S

zolfo 16 costituente di proteine

CI

cloro 17 costituente del sale da cucina e presente nelle cellule come ione (succo gastrico)

K potassio 19 presente nelle cellule come ione positivo

Ca

calcio 20 costituente delle ossa e di alcuni enzimi

V

vanadio 23 essenziale per alcuni viventi

Cr

cromo 24 essenziale per alcuni viventi (azione collegata all’insulina)

Mn

manganese 25 utile per l’attività di numerosi enzimi

Fe

ferro 26 componente dell’emoglobina e di numerosi enzimi

Co

cobalto 27 componente della vitamina B12 e di numerosi enzimi

Cu

rame 29 componente di numerosi enzimi

Zn

zinco 30 componente di numerosi enzimi

Se

selenio 34 importante per le funzioni del fegato

Mo

molibdeno 42 componente di numerosi enzimi

nUMERo AToMiCo noME