Spośród licznych pierwiastków ważnych dla życia i sprawnego funkcjonowania organizmu, cztery mają znaczenie fundamentalne: tlen, węgiel, wodór i azot. Występują one przede wszystkim w związkach stanowiących podstawowe cegiełki w strukturze żywych organizmów. Są to: woda, węglowodany, tłuszcze, białka, kwasy nukleinowe, witaminy, hormony i neuroprzekaźniki oraz substancje odpadowe. Nic więc dziwnego, że właśnie one stanowią tak zdecydowaną większość wśród pierwiastków, z których składa się nasze ciało: tlen (65%), węgiel (18,5%), wodór (9,5%) i azot (3,3%). Łącznie stanowi to 96,3% masy ciała człowieka. Pozostałe pierwiastki są nielicznym uzupełnieniem.
Tlen
Tlen jest pierwiastkiem, bez którego życie człowieka byłoby niemożliwe. Jest bardzo aktywny. Człowiek potrzebuje do życia energii, której nie byłoby, gdyby nie tlen, stąd nazwano go dawcą życia.
W przyrodzie tlen występuje głównie w cząsteczkach dwuatomowych (O2), ale mogą powstawać też allotropowe formy trójcząsteczkowe (O3 – ozon).
Tlen w stanie gazowym występuje w powietrzu, gdzie w dolnych warstwach atmosfery stanowi 21%. Z wyjątkiem gazów szlachetnych, wiąże się prawie ze wszystkimi pierwiastkami, od których przyjmuje dwa elektrony. W ten sposób utleniając, sam się redukuje. Reakcje łączenia się pierwiastków z tlenem przeważnie przebiegają z wydzielaniem się energii. Energia pojawia się podczas utleniania tkankowego związków węgla pobieranych z pożywieniem. Z tego względu większość organizmów wymaga doprowadzenia tlenu. Podstawowym źródłem tlenu jest świat roślin, który uwalnia go podczas fotosyntezy. Tlen ze środowiska dostaje się do organizmu przez układ oddechowy, a następnie jest transportowany przez krew w połączeniu z hemoglobiną.
Wiele naszych niepowodzeń zdrowotnych, wiąże się z przewrotnym działaniem tlenu. Ten życiodajny pierwiastek stanowiący istotę procesów spalania, daje organizmowi konieczną energię, ale może być także szkodliwy, atakując w toksycznej postaci nasze komórki.
Ta nowa teoria działania tlenu zrewolucjonizowała poglądy naukowców na przyczyny powstawania różnych chorób i na możliwości zapobiegania im. Znaleziono związek destrukcyjny reakcji utleniających, nie tylko z procesem starzenia się, ale i z powstawaniem co najmniej 60 różnych chorób. Z jednej strony jesteśmy pod silnym wpływem „stresu oksydacyjnego”, a z drugiej różne przeciwutleniacze, pochodzące głównie z naturalnej żywności, dążą do uchronienia nas od wpływu tego stresu.
Do najbardziej znanych utleniaczy należą tzw. wolne rodniki tlenowe. Niekontrolowany wzrost stężeń reaktywnych metabolitów tlenu może mieć groźne następstwa. Wiemy dziś, że są one elementem składowym molekularnych mechanizmów wielu chorób, takich jak miażdżyca, cukrzyca, choroby nowotworowe, które przyczyniają się do uszkodzenia serca i mózgu, a także do uszkodzenia przeszczepianych narządów. Metabolity tlenu mogą też atakować DNA (materiał genetyczny komórek), powodując skłonność do mutacji, co stanowi często pierwszy krok do transformacji nowotworowych. Mogą powodować przemianę złego cholesterolu (LDL) w postać toksyczną, która blokuje światło tętnic i uszkadza komórki gałki ocznej, sprzyjając powstawaniu zaćmy i zmianom zwyrodnieniowym plamki żółtej, nasila stany zapalne, dolegliwości reumatyczne czy astmatyczne i zwiększa ryzyko wad wrodzonych. Może to doprowadzić np. do zmian zakrzepowo-zatorowych, miażdżycy, cukrzycy, złośliwienia komórek, zapaleń stawów i uszkodzeń komórek nerwowych. Przypuszcza się, że reaktywne formy tlenu mają także swój udział w takich schorzeniach jak: Choroba Alzheimera, Parkinsona, wrzodowa żołądka i dwunastnicy, nadczynność tarczycy, schizofrenia, stwardnienie rozsiane, zawał, zespół Downa, przyspieszone starzenie się itd.
Jedną z większych rewelacji ostatnich lat stał się fakt, że udaje się zapobiegać niszczącym wpływom wolnych rodników, dzięki zaopatrywaniu organizmu w przeciwutleniacze, które nie tylko powstrzymują szalejące wolne rodniki, ale przerywają reakcje utleniania lub powodują cofnięcie się niektórych, wywoływanych przez nie uszkodzeń. Sam organizm najczęściej w pierwszej kolejności trawi uszkodzone białka.
Organizmy zawierają specjalne enzymy katalizujące rozkład anionorodnika ponadtlenkowego i nadtlenku wodoru (dysmutaza ponadtlenkowa – SOD, peroksydaza glutationowa i inne enzymy obronne) oraz białka obronne (jak np. metionina czy glutation). Ważną rolę antyoksydacyjną pełni kwas fitynowy (heksafosforan mio-inozytolu). Również melaniny – a zwłaszcza brązowe i czarne – są dobrymi zmiataczami wolnych rodników.
Pokarmy roślinne są bardzo bogate w antyoksydanty niskocząsteczkowe. Wiele z nich można spożyć w czerwonych winogronach, w czerwonej i żółtej cebuli, w kapuście, kalafiorach i brokułach, w surowym czosnku, w surowych warzywach, czerwonych grejpfrutach, w marchwi i dyni. Do ważniejszych antyoksydantów należą: kwercetyna (cebula), luteina (szpinak, brokuły, kalarepa), glutation (awokado, szparagi, arbuzy, cytrusy, truskawki, brokuły), indole (rośliny krzyżowe), likopen (pomidory, arbuzy, morele) witaminy C i E, beta karoten czy np. selen.
Węgiel, wodór, azot
Węgiel jest głównym składnikiem pobieranych pokarmów. Związki węgla są utleniane w organizmie w obecności tlenu do dwutlenku węgla i stają się źródłem energii chemicznej do budowy komórek, pracy mięśni, produkcji ciepła, tworzenia potencjałów bioelektrycznych.
Wśród pokarmów zawierających węgiel dominują węglowodany (cukry) wytwarzane w procesie fotosyntezy z dwutlenku węgla i wody. Normalnie glukoza jest magazynowana w wątrobie w formie glikogenu. Następnie trafia ona do mięśni, gdzie jest utleniana i zamieniana na ciepło i innego rodzaju energię.
Do pokarmów bogatych w węglowodany należą między innymi: słodkie owoce, skrobia, ziarno, chleb. Węgiel jest także składnikiem tłuszczów i białek: jak masło, śmietana, żółtko jaj, oliwa, mleko, sery, mięso.
Wodór jest składnikiem wielu związków. W połączeniu z tlenem tworzy wodę. Łączy się łatwo z niemetalami, np. chlorowcami, siarką czy azotem. Na szczególną uwagę zasługują jego liczne połączenia z węglem i tlenem, a więc węglowodany, tłuszcze i białka.
Azot w postaci organicznych związków azotowych – białek, kwasów nukleinowych, aminokwasów stanowi jedną piątą ciała ludzkiego. Związki te znajdują się w płynach ustrojowych i tkankach.
Pokarmy bogate w białko to: przyprawy, ryby, orzechy, sery, migdały, fasola, kawior, kurczęta, soczewica, groch, tuńczyk, łosoś, indyk itd.
Prof. dr hab. Stanisław Wiąckowski