عنصر النيتروجين موجود بوصفه عنصرًا أساسيًا في تركيب

عنصر النيتروجين موجود بوصفه عنصرًا أساسيًا في تركيب:

البروتينات .

عنصر النيتروجين واحد من العناصر الضروريّة لجميع أنواع الكائنات الحية على سطح الأرض؛ لدوره الأساسي تركيب البروتينات المفيدة واللازمة لعضلات الجسم وعظامه، بالإضافة إلى الجلد والأعصاب، والدّم، لذا تُعتبر دورة النيتروجين المستمرة في النظام البيئي، من أهم الدورات المُتسببة في انتشار النيتروجين بالغلاف الجوي ثانيةً.

كما تُعرف البروتينات بالجزيئات المكوَّنة من أحماض أمينية، تشتهر باسم (اللبنات) وهي أساس البروتين وتكوينه، ومع تواجد الكثير من الأحماض الأمينية ينتُج العديد من أنواع البروتينات المتنوعة، وتعتبر البروتينات جزيئات هامة لضمان استمرار دورة الحياة.

هل يدخل النيتروجين في تركيب البروتين

نعم.

يدخل عنصر النيتروجين في تركيب البروتينات، تمامًا مثل الكربوهيدات والدهون، التي يدخل في تركيبهما أيضًا عنصر النيتروجين، والأكسجين، وثاني أكسيد الكربون، لكن تختلف عنهم البروتينات في أنَّ عنصر النيتروجين فيها هو عنصر أساسي ورئيسي في تركيبتها وبنيتها.

كذلك تُعد الأحماض الأمينية من مكونات البروتينات الأساسية، ويتم ترتيب عناصر الأحماض الأمينية المكوِّنة للبروتينات كما يلي (هيدروجين، مجموعة أمينية تضم النيتروجين، مجموعة حمض الكربوكسيل، سلسلة جانبيَّة).[1]

كم كمية النيتروجين في البروتين

تصل كمية النيتروجين في البروتين إلى 16%.

بدون تواجد النيتروجين لا تتمكّن الفطريات والحيوانات، والنباتات وكذلك البكتيريا من صناعة الأحماض الأمينية والتي تٌعد أساس تكوين البروتينات، ولبناتها الأساسيّة، لذا لا بد من توافر عنصر النيتروجين وبنسبته المعروفة التي تمثّل 16% من تركيب البروتين.[2]

كيف تتم عملية تثبيت النيتروجين

عن طريق النشاط البركاني والبرق، وبعض أنواع البكتيريا.

يتم تثبيت النيتروجين في التربة واستمرار تواجده بصفة دائمة في الغلاف الجوي، عن طريق النشاط البركاني والبرق، وكذلك أنواعًا من البكتيريا التي تشتهر باسم البكتيريا المُثبتة لعنصر النيتروجين، حيثُ تنتشر تلك البكتيريا على العقد الجذرية للبقوليات، لتقوم بتحويل النيتروجين الغازي إلى الأمونيا.

إذ تتحول مادة الأمونيا المتحولة من غاز النيتروجين إلى نوعين من أنواع البكتيريا، فيقوم أول نوع منهم بتحويل مادة الأمونيا إلى نتريت، بينما يأتي دور النوع الثاني من البكتيريا في تحويل النتريت إلى نترات، لتقوم النباتات بامتصاص النترات مُستعينة أيضًا بالنيتروجين لصناعة البروتينات.

من ثمّ يأتي دور الحيوانات من الكائنات الحية، حيث تتغذى على النباتات، بالتالي يصلها النيتروجين ويتم خروجه مع الفضلات، وبهذا يعود النيتروجين إلى التربة مرة أخرى فتقوم الكائنات المُحللة بتحويله لأمونيا ثانيةً، وتزيله البكتيريا المزيلة للنيتروجين، لتحوله من نترات إلى غاز نيتروجين، وبهذا الشكل تستمر دورته في الطبيعة، والنظام البيئي.[3]

هل يدخل النيتروجين في تركيب الكربوهيدرات

نعم، يدخل النيتروجين في تركيب أنواع معينة من الكربوهيدرات.

تضم جميع أنواع الكربوهيدرات كلاً من الكربون، والهيدروجين، والأكسجين، ولكن البعض منها فقط هو ما يمتلك عنصر النيتروجين، وكذلك الفوسفور أو الكبريت، الجدير بالذكر أنّ الكربوهيدرات لديها العديد من الوظائف المختلفة والهامة للغاية، كما أنها تتواجد بوفرةٍ في نظام البيئة، ومنها بعض الأنواع المُستخدمة كمصدر جيد للغذاء.[4]

هل كل البروتينات بها عنصر النيتروجين

نعم.

كافة أنواع البروتينات تمتلك ذرات نيتروجين وكبريت، وبعضها أيضًا يصادف وجود ذرات من الفوسفور وبعض العناصر الأخرى، ويعزي ذلك أهمية وفرة النيتروجين لصناعة البروتينات أساسًا، أمّا عن البروتينات فهي مواد ضروريّة للغاية في حياة جميع أنواع الكائنات الحيَّة.

فعلي سبيل المثال إذا نظرنا لوجدنا أنّ نسيج العضلات بالجسم مكوّن من بروتين بنسبة كبيرة، تمامًا كما نجده في كلاً من الشعر، والجلد، كما تتواجد البروتينات أيضًا في الدم والدماغ، والأسنان، لذا فهو من المواد التي لا غنى عنها أبدًا، ولكن كل جسم يصنع بروتيناته  الخاصة، ومع ذلك تشترك بعض الأنواع مع جميع الخلايا.[5]

ما هي العناصر التي تدخل في تركيب البروتينات

• الكربون.
• الهيدروجين.
• الأكسجين.
• النيتروجين.

تُعتبر مصادر البروتينات الأساسية “الحليب، الجبن، الفول السوداني، الأسماك، البقول”، والبروتينات عمومًا عبارة عن بوليمرات وأحماض أمينية مرتبطة ببعضها البعض، ويدخل في تكوين البروتينات “الكربون (C)، الهيدروجين (H)، الأكسجين(O)، النيتروجين (N)”.[6]

يمكن للنبات الاستفادة من النيتروجين الجوي مباشرة بسبب وجود الكلوروفيل

خطأ.

من الصعب استفادة النبات بالنيتروجين الجوي، حيثُ يصعُب الحصول عليه ولكن الطريقة التي يصل بها عنصر النيتروجين للنبات، هي طريقة تثبيت النيتروجين والتي يتحول فيها إلى أمونيا ومن الأمونيا إلى نتريت ثم نترات، ليتغدى الحيوان على النباتات وتتحلل فضلاته مرة أخرى إلى أمونيا، متحولاً في النهاية لغاز النيتروجين وهكذا تستمر دورة النيتروجين في النظام البيئي والغلاف الجوي.[3]

يوجد أعلى تركيز من النيتروجين في

الغلاف الجوي.

يتواجد التركيز الأعلى من النيتروجين في الغلاف الجويّ، حيثُ يمر بدورة النيتروجين ليستمر تواجده دون الإخلال بذلك، ومع إتمام دورته تكون النسبة الأعلى منه في الغلاف الجوي.[3]

العملية التي تحول فيها البكتيريا والبرق النيتروجين إلى مركبات مفيدة للنباتات :

عملية تثبيت النيتروجين.

عملية تثبيت النيتروجين واحدة من العمليات الحيوية التي يقوم فيها النشاط البركاني، والبرق، وأيضًا بعض أنواع البكتيريا في تحويل عنصر النيتروجين إلى أمونيا ونترات، حيثُ تمتص البيانات تلك المركبات المفيدة “النترات”، مستفيدة من عنصر النيتروجين.[3]

استخدامات النيتروجين

• حفظ الطعام.
• صناعة الأدوية.
• البناء والتشييد.
• صناعة الإلكترونيات.
• الفولاذ المقاوم للصدأ.

حفظ الطعام: يدخل عنصر النيتروجين في حفظ الطعام، حيث يقوم بخلق جو متوازن مع ثاني أكسيد الكربون، يُساعد في حفظ الطعام الطازج والمعبأ بعيدًا عن الأكسدة.

صناعة الأدوية: يتم الاعتماد على النيتروجين بشكلٍ كبير في صناعة الأدوية، حيثُ نجده ظاهرًا في أغلب فئات الأدوية إن لم يكن جميعها، ومنها المضادات الحيوية، كما يُستخدم كمخدر، إلى جانب استخدامه في حفظ الحيوانات المنويّة والبويضات وعينات الدّم في أنظمة التبريد.

البناء والتشييد: يساعد عنصر النيتروجين في صناعة البناء والتشييد، وذلك من خلال تبريده للأجزاء الداخليّة من المعادن، حيثُ يُطبق النيتروجين السائل من الدّاخل مما يُساهم في انكماش أو تقلُّص المعدن، وبمجرّد عودة درجة الحرارة للنسبة الطبيعية يعود المعدن لحجمه الأصلي ليُصبح أكثر إحكامًا، كما دخلَ النيتروجين السائل في تشييد مختلف الأنفاق،

صناعة الإلكترونيات: تم استخدام عنصر النيتروجين أيضًا في الصناعة الإلكترونية، فصُنعت منه وحدات المعالجة المركزيَّة لأجهزة الحاسب الآلي، حيث يساعدها بخواصه في عدم التعرّض للسخونة، كما دخلَ في كاشفات الأشعة السينية.

الفولاذ المقاوم للصدأ: اعتمدَ الخبراء في هذا المجال على استخدام عنصر النيتروجين ليكون بمثابة غاز تطهير، فضلاً عن استخدامه كغاز وقائي بهدف حماية العمليات من الأكسدة.[7]