Skład ludzkiego ciała - Composition of the human body

Nie mylić z anatomią człowieka lub składem ciała (sprawność fizyczna) .

Skład ciała można analizować na różne sposoby. Można to zrobić pod względem obecnych pierwiastków chemicznych lub typu molekularnego, np. wody , białka , tłuszczów (lub lipidów ), hydroksyapatytów (w kościach), węglowodanów (takich jak glikogen i glukoza ) i DNA . W odniesieniu do rodzaju tkanki ciała, mogą być analizowane na wodę, tłuszcz, tkankę łączną , mięśnie , kość , itp względem typu komórki, organizm zawiera setki różnych typów komórek, a zwłaszcza, największa liczba komórek zawartych w ludzkim ciele (choć nie o największej masie komórek) nie znajdują się komórki ludzkie, ale bakterie bytujące w normalnym ludzkim przewodzie pokarmowym.

Elementy

Główne elementy składające się na organizm człowieka (w tym woda).
201 Elementy ludzkiego ciała.02.svg Element Symbol procent
masy 		procent
atomów
Tlen O 65,0 24,0
Węgiel C 18,5 12,0
Wodór h 9,5 62,0
Azot n 3.2 1,1
Wapń Ca 1,5 0,22
Fosfor P 1,0 0,22
Potas K 0,4 0,03
Siarka S 0,3 0,038
Sód Na 0,2 0,037
Chlor Cl 0,2 0,024
Magnez Mg 0,1 0,015
Wszyscy inni <0,1 <0,3
Wykresy kołowe przedstawiające typowy skład ludzkiego ciała w procentach masy i w procentach składu atomowego ( procent atomowy ).

Prawie 99% masy ludzkiego ciała składa się z sześciu pierwiastków: tlenu , węgla , wodoru , azotu , wapnia i fosforu . Tylko około 0,85% składa się z kolejnych pięciu pierwiastków: potasu , siarki , sodu , chloru i magnezu . Wszystkie 11 są niezbędne do życia. Pozostałe pierwiastki to pierwiastki śladowe , których kilkanaście uważa się na podstawie dobrych dowodów za niezbędne do życia. Cała masa pierwiastków śladowych razem (mniej niż 10 gramów dla ludzkiego ciała) nie sumuje się do masy ciała magnezu, najmniej powszechnego z 11 pierwiastków nieśladowych.

Inne elementy

Nie wszystkie pierwiastki, które znajdują się w organizmie człowieka w śladowych ilościach, odgrywają rolę w życiu. Niektóre z tych pierwiastków są uważane za proste, powszechne zanieczyszczenia bez funkcji (przykłady: cez, tytan), podczas gdy wiele innych uważa się za aktywne toksyny, w zależności od ich ilości (kadm, rtęć, ołów, substancje promieniotwórcze). U ludzi arszenik jest toksyczny, a jego poziomy w żywności i suplementach diety są ściśle monitorowane w celu zmniejszenia lub wyeliminowania jego spożycia.

Pewne pierwiastki (krzem, bor, nikiel, wanad) są prawdopodobnie potrzebne również ssakom, ale w znacznie mniejszych dawkach. Brom jest obficie wykorzystywany przez niektóre (choć nie wszystkie) organizmy niższe, a oportunistycznie w eozynofilach u ludzi. Jedno z badań wykazało, że brom jest niezbędny do syntezy kolagenu IV u ludzi. Fluor jest używany przez wiele roślin do produkcji toksyn (patrz ten pierwiastek), ale u ludzi działa tylko jako lokalny (miejscowy) utwardzacz szkliwa zębów, a nie jako zasadnicza rola biologiczna.

Lista składu pierwiastków

Główny artykuł: mineralny (składnik odżywczy)

Ciało dorosłego człowieka o wadze 70 kg (150 funtów) zawiera około7 × 10 27 atomów i zawiera co najmniej wykrywalne ślady 60 pierwiastków chemicznych . Uważa się, że około 29 z tych elementów odgrywa aktywną pozytywną rolę w życiu i zdrowiu ludzi.

Względne ilości każdego pierwiastka różnią się w zależności od osoby, głównie ze względu na różnice w proporcji tłuszczu, mięśni i kości w ich ciele. Osoby z większą ilością tłuszczu będą miały wyższy udział węgla i niższy udział większości innych pierwiastków (proporcja wodoru będzie mniej więcej taka sama). Liczby w tabeli są średnimi różnych liczb podawanych przez różne odniesienia.

Ciało dorosłego człowieka zawiera średnio ~53% wody. Różni się to znacznie w zależności od wieku, płci i otyłości. W dużej próbie osób dorosłych w każdym wieku i obu płci, udział wagowy wody wyniósł 48 ±6% dla kobiet i 58 ±8% dla mężczyzn. Woda składa się z ~11% masy wodoru, ale ~67% wodoru w procentach atomowych , a te liczby, wraz z dodatkowymi wartościami procentowymi tlenu w wodzie, są największymi czynnikami wpływającymi na ogólną masę i skład atomowy. Ze względu na zawartość wody ludzkie ciało zawiera więcej tlenu na masę niż jakikolwiek inny pierwiastek, ale więcej wodoru na ułamki atomowe niż jakikolwiek inny pierwiastek.

Pierwiastki wymienione poniżej jako „niezbędne dla ludzi” są wymienione przez (amerykańską) Agencję ds. Żywności i Leków jako niezbędne składniki odżywcze, a także sześć dodatkowych pierwiastków: tlen, węgiel, wodór i azot (podstawowe elementy budulcowe życia na Ziemi ), siarka (niezbędna dla wszystkich komórek) i kobalt (niezbędny składnik witaminy B 12 ). Elementy wymienione jako „prawdopodobnie” lub „prawdopodobnie” niezbędne to te, które zostały wskazane przez National Research Council (Stany Zjednoczone) jako korzystne dla zdrowia ludzkiego i prawdopodobnie lub prawdopodobnie niezbędne.

Liczba atomowa Element Ułamek masy Masa (kg) Procent atomowy Niezbędny u ludzi Negatywne skutki nadmiaru Grupa
8 Tlen 0,65 43 24 Tak (np. woda , akceptor elektronów ) Reaktywne formy tlenu 16
6 Węgiel 0,18 16 12 Tak ( związki organiczne ) 14
1 Wodór 0,10 7 62 Tak (np. woda ) 1
7 Azot 0,03 1,8 1,1 Tak (np. DNA i aminokwasy ) 15
20 Wapń 0,014 1,0 0,22 Tak (np. kalmodulina i hydroksyapatyt w kościach ) Hiperkalcemia 2
15 Fosfor 0,011 0,78 0,22 Tak (np. DNA i fosforylacja ) Hiperfosfatemia 15
19 Potas 2,0 × 10 -3 0,14 0,033 Tak (np. Na + /K + -ATPaza ) Hiperkaliemia 1
16 Siarka 2,5 x 10 -3 0,14 0,038 Tak (np. cysteina , metionina , biotyna , tiamina ) 16
11 Sód 1,5 × 10 -3 0,10 0,037 Tak (np. Na + /K + -ATPaza ) Hipernatremia 1
17 Chlor 1,5 × 10 -3 0,095 0,024 Tak (np. ATPaza transportująca Cl ) 17
12 Magnez 500 × 10 -6 0,019 0,0070 Tak (np. wiązanie z ATP i innymi nukleotydami ) Hipermagnezemia 2
26 Żelazo * 60 × 10 -6 0,0042 0,00067 Tak (np. Hemoglobina , Cytochromy ) Przeciążenie żelaza 8
9 Fluor 37 × 10 -6 0,0026 0,0012 Tak ( AUS , NZ ), Nie (USA, UE), Być może ( WHO ) Fluor: wysoce toksyczny

Fluor: Toksyczny w dużych ilościach

17
30 Cynk 32 × 10 -6 0,0023 0,00031 Tak (np. Białka z palca cynkowego ) Toksyczność cynku 12
14 Krzem 20 × 10 -6 0,0010 0,0058 Możliwie 14
31 Gal 4,9 × 10 -6 ? 0,0007 Nie 13
37 Rubid 4,6 × 10 -6 0,00068 0,000033 Nie 1
38 Stront 4,6 × 10 -6 0,00032 0,000033 —— 2
35 Brom 2,9 × 10 -6 0,00026 0,000030 —— 17
82 Ołów 1,7 × 10 -6 0,00012 0,0000045 Nie Zatrucie ołowiem 14
29 Miedź 1 × 10 -6 0,00072 0,0000104 Tak (np. białka miedzi ) Toksyczność miedzi 11
13 Aluminium 870 × 10 -9 0,000060 0,000015 Nie toksyczny 13
48 Kadm 720 × 10 -9 0,000050 0,0000045 Nie toksyczny 12
58 Cer 570 x 10 -9 0,000040 Nie
56 Bar 310 × 10 -9 0,000022 0,0000012 Nie toksyczne w większych ilościach 2
50 Cyna 240 × 10 -9 0,000020 6,0 x 10 -7 Nie 14
53 Jod 160 × 10 -9 0,000020 7,5 x 10 -7 Tak (np. tyroksyna , trijodotyronina ) 17
22 Tytan 130 x 10 -9 0,000020 Nie 4
5 Bor 690 × 10 -9 0,000018 0,0000030 Prawdopodobnie 13
34 Selen 190 × 10 -9 0,000015 4,5 × 10 -8 tak Toksyczność selenu 16
28 Nikiel 140 × 10 -9 0,000015 0,0000015 Prawdopodobnie toksyczne w większych ilościach 10
24 Chrom 24 × 10 -9 0,000014 8,9 x 10 -8 tak 6
25 Mangan 170 x 10 -9 0,000012 0,0000015 Tak (np. Mn-SOD ) 7
33 Arsen 260 × 10 -9 0.000007 8,9 x 10 -8 Nie Zatrucie arsenem 15
3 Lit 31 x 10 -9 0.000007 0,0000015 Tak (skorelowane z funkcjami kilku enzymów , hormonów i witamin ) Toksyczność litu 1
80 Rtęć 190 × 10 -9 0.000006 8,9 x 10 -8 Nie zatrucie rtęcią 12
55 Cez 21 x 10 -9 0.000006 1,0 x 10 -7 Nie 1
42 Molibden 130 x 10 -9 0.000005 4,5 × 10 -8 Tak (np. oksotransferazy molibdenowe , oksydaza ksantynowa i oksydaza siarczynowa ) 6
32 German 5 × 10 -6 Nie 14
27 Kobalt 21 x 10 -9 0.000003 3,0 x 10 -7 Tak (kobalamina, B 12 ) 9
44 Ruten 22 × 10 -9 0.000007 Nie 8
51 Antymon 110 x 10 -9 0,00002 Nie toksyczny 15
47 Srebro 10 × 10 -9 0,00002 Nie 11
41 Niob 1600 × 10 -9 0,0000015 Nie 5
40 Cyrkon 6 × 10 -6 0.000001 3,0 x 10 -7 Nie 4
57 Lantan 1370 × 10 -9 8 x 10 -7 Nie
52 Tellur 120 × 10 -9 7 x 10 -7 Nie 16
39 Itr 6 x 10 -7 Nie 3
83 Bizmut 5 x 10 -7 Nie 15
81 Tal 5 x 10 -7 Nie wysoce toksyczny 13
49 Ind 4 x 10 -7 Nie 13
79 Złoto 3 × 10 -9 2 x 10 -7 3,0 x 10 -7 Nie niepowleczone nanocząstki prawdopodobnie genotoksyczne 11
21 Skand 2 x 10 -7 Nie 3
73 Tantal 2 x 10 -7 Nie 5
23 Wanad 260 × 10 -9 1,1 x 10 -7 1,2 x 10 -8 Ewentualnie (sugerowany czynnik wzrostu osteometabolizmu (kości)) 5
90 Tor 1 x 10 -7 Nie toksyczny, radioaktywny
92 Uran 1 x 10 -7 3,0 × 10 -9 Nie toksyczny, radioaktywny
62 Samar 5,0 × 10 -8 Nie
74 Wolfram 2,0 x 10 -8 Nie 6
4 Beryl 3,6 × 10 -8 4,5 × 10 -8 Nie toksyczne w większych ilościach 2
88 Rad 3 x 10 -14 1 x 10 -17 Nie toksyczny, radioaktywny 2

*Żelazo = ~3 g u mężczyzn, ~2,3 g u kobiet

Spośród 94 naturalnie występujących pierwiastków chemicznych 61 jest wymienionych w powyższej tabeli. Z pozostałych 33 nie wiadomo, ile występuje w ludzkim ciele.

Większość pierwiastków potrzebnych do życia jest stosunkowo pospolita w skorupie ziemskiej . Glin , trzeci najczęstszy pierwiastek w skorupie ziemskiej (po tlenie i krzemie ), nie pełni żadnej funkcji w żywych komórkach, ale jest toksyczny w dużych ilościach, w zależności od jego postaci fizycznej i chemicznej oraz wielkości, czasu trwania, częstotliwości narażenia i sposobu został wchłonięty przez ludzkie ciało. Transferyny mogą wiązać aluminium.

Układ okresowy pierwiastków

Składniki odżywcze w układzie okresowym
h   On
Li Być   b C n O F Ne
Na Mg   Glin Si P S Cl Ar
K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Współ Ni Cu Zn Ga Ge Jak Se Br Kr
Rb Sr   Tak Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Płyta CD w Sn Sb Te i Xe
Cs Ba * Lu Hf Ta W Odnośnie Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po Na Rn
Fr Ra ** Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
 
  * La Ce Pr NS Po południu Sm Eu Bóg Tb Dy Ho Er Tm Yb
  ** Ac NS Rocznie U Np Pu Jestem Cm Bk cf Es Fm Md Nie
Legenda:
  Te cztery podstawowe elementy organiczne
  Ilość elementów
  Niezbędne pierwiastki śladowe
  Uznany za niezbędny pierwiastek śladowy przez USA, a nie przez Unię Europejską
  Sugerowana funkcja wynikająca z efektów deprywacji lub aktywnego przetwarzania metabolicznego, ale brak jasno określonej funkcji biochemicznej u ludzi
  Ograniczone dowody poszlakowe na śladowe korzyści lub działanie biologiczne u ssaków
  Brak dowodów na działanie biologiczne u ssaków, ale niezbędne w niektórych organizmach niższych.
(W przypadku lantanu definicja niezbędnego składnika odżywczego jako niezbędnego i niezastąpionego nie ma pełnego zastosowania ze względu na skrajne podobieństwo lantanowców . Wiadomo, że stabilne wczesne lantanowce do Sm stymulują wzrost różnych organizmów wykorzystujących lantanowce. .)

Cząsteczki

Skład ciała ludzkiego wyrażony w kategoriach chemicznych:

Skład ciała ludzkiego mogą być oglądane na atomowej i molekularnej skali jak przedstawiono w artykule.

Szacowana ogólna zawartość cząsteczkowa typowej 20-mikrometrowej komórki ludzkiej jest następująca:

Cząsteczka Procent masy Mol. waga (daltony) Cząsteczki Procent cząsteczek
Woda 65 18 1,74 × 10 14 98,73
Inne substancje nieorganiczne 1,5 Nie dotyczy 1,31 × 10 12 0,74
Lipidy 12 Nie dotyczy 8,4 × 10 11 0,475
Inne produkty organiczne 0,4 Nie dotyczy 7,7 × 10 10 0,044
Białko 20 Nie dotyczy 1,9 × 10 10 0,011
RNA 1,0 Nie dotyczy 5 × 10 7 3 x 10 -5
DNA 0,1 1 × 10 11 46* 3 x 10 -11

Tkanki

Główne składniki komórkowe ludzkiego ciała.
Komórki ludzkiego ciała według mass.svg Typ komórki % masy % liczba komórek
Erytrocyty (czerwone krwinki) 4.2 85,0
Komórki mięśniowe 28,6 0,001
Adipocyty (komórki tłuszczowe) 18,6 0,2
Inne komórki 14,3 14,8
Składniki pozakomórkowe 34,3 -

Skład ciała można również wyrazić za pomocą różnego rodzaju materiałów, takich jak:

Skład według typu komórki

Główny artykuł: Lista różnych typów komórek w ciele dorosłego człowieka
Główny artykuł: ludzki mikrobiom § Liczby względne

Istnieje wiele gatunków bakterii i innych mikroorganizmów, które żyją na zdrowym ludzkim ciele lub w jego wnętrzu. W rzeczywistości w ludzkim ciele jest mniej więcej tyle samo drobnoustrojów, co komórek ludzkich. (znacznie mniej według masy lub objętości). Niektóre z tych symbiontów są niezbędne dla naszego zdrowia. Te, które ani nie pomagają, ani nie szkodzą ludziom, nazywane są organizmami komensalnymi .

Zobacz też

Bibliografia