Složení lidského těla - Composition of the human body

Nesmí být zaměňována s Anatomie člověka nebo Složení těla (fyzická zdatnost).

Složení těla lze analyzovat různými způsoby. To lze provést z hlediska chemické prvky přítomné, nebo podle molekulárního typu, např. voda, protein, tuky (nebo lipidy ), hydroxylapatit (v kostech), sacharidy (jako glykogen a glukóza ) a DNA. Pokud jde o typ tkáně, tělo lze analyzovat na vodu, tuk, pojivová tkáň, sval Co se týče buněčného typu, tělo obsahuje stovky různých typů buněk, ale zejména těch největších číslo buněk obsažených v lidském těle (i když to není největší množství buněk) nejsou lidské buňky, ale bakterie sídlící v normálním lidském gastrointestinálním traktu.

Elementy

Hlavní prvky, které tvoří lidské tělo (včetně vody).
201 prvků lidského těla.02.svgŽivelSymbolprocentní hmotnostprocenta atomů
KyslíkÓ65.024.0
UhlíkC18.512.0
VodíkH9.562.0
DusíkN3.21.1
VápníkCa.1.50.22
FosforP1.00.22
DraslíkK.0.40.03
SíraS0.30.038
SodíkNa0.20.037
ChlórCl0.20.024
HořčíkMg0.10.015
Všichni ostatní< 0.1< 0.3
Výsečové grafy typického složení lidského těla podle procent hmotnosti a podle procent atomového složení (atomové procento ).

Téměř 99% hmotnosti lidského těla tvoří šest prvků: kyslík, uhlík, vodík, dusík, vápník, a fosfor. Pouze asi 0,85% se skládá z dalších pěti prvků: draslík, síra, sodík, chlór, a hořčík. Všech 11 je pro život nezbytných. Zbývající prvky jsou stopové prvky, z nichž je více než tucet považováno na základě dobrých důkazů za nezbytné pro život.[1] Veškerá hmotnost stopových prvků dohromady (méně než 10 gramů pro lidské tělo) se nepřičítá k tělesné hmotnosti hořčíku, nejméně obvyklé z 11 stopových prvků.

Další prvky

Ne všechny prvky, které se v lidském těle nacházejí ve stopových množstvích, hrají v životě roli. Některé z těchto prvků jsou považovány za obyčejné běžné kontaminanty bez funkce (příklady: cesium, titan), zatímco mnoho dalších je považováno za aktivní toxiny v závislosti na množství (kadmium, rtuť, olovo, radioaktiva). U lidí arsen je toxický a jeho hladiny v potravinách a doplňky stravy jsou pečlivě sledovány, aby se snížil nebo vyloučil jeho příjem[2]

Některé prvky (křemík, bór, nikl, vanad) pravděpodobně potřebují také savci, ale v mnohem menších dávkách. Brom je hojně používán některými (i když ne všemi) nižšími[je zapotřebí objasnění ] organismy a oportunisticky v eosinofily u lidí. Jedna studie ukázala, že k syntéze kolagenu IV u lidí je nezbytný brom.[3] Fluor je používán řadou rostlin k výrobě toxinů (viz tento prvek), ale u lidí funguje pouze jako lokální (lokální) tvrdidlo ve zubní sklovině, a nikoli v zásadní biologické roli.[4]

Seznam elementárního složení

Hlavní článek: minerál (živina)

Průměrná hmotnost 70 kg (150 lb) dospělého lidského těla obsahuje přibližně 7×1027 atomy a obsahuje alespoň zjistitelné stopy 60 chemické prvky.[5] Asi 29 z těchto prvků hraje aktivní pozitivní roli v životě a zdraví lidí.[6]

Relativní množství každého prvku se liší podle jednotlivce, zejména kvůli rozdílům v podílu tuku, svalů a kostí v jejich těle. Osoby s více tuky budou mít vyšší podíl uhlíku a nižší podíl většiny ostatních prvků (podíl vodíku bude přibližně stejný). Čísla v tabulce jsou průměry různých čísel uváděných různými odkazy.

Průměrný dospělý lidský organismus je ~ 53% vody.[7] To se podstatně liší podle věku, pohlaví a adipozity. U velkého vzorku dospělých všech věkových skupin a obou pohlaví bylo zjištěno, že hmotnostní podíl vody je 48 ± 6% u žen a 58 ± 8% vody u mužů.[8] Voda je ~ 11% vodíku Hmotnost ale ~ 67% vodíku atomové procento a tato čísla spolu s doplňkovými procentními čísly kyslíku ve vodě jsou největšími přispěvateli k celkovým údajům o celkové hmotnosti a atomovém složení. Vzhledem k obsahu vody obsahuje lidské tělo více kyslíku podle hmotnosti než kterýkoli jiný prvek, ale více vodíku podle atomové frakce než kterýkoli prvek.

Prvky uvedené níže jako „Esenciální u lidí“ jsou prvky uvedené v (USA) Úřad pro kontrolu potravin a léčiv jako základní živiny,[9] stejně jako šest dalších prvků: kyslík, uhlík, vodík a dusík (základní stavební kameny života na Zemi), síra (nezbytná pro všechny buňky) a kobalt (nezbytná složka vitaminu B12). Prvky uvedené jako „Možná“ nebo „Pravděpodobně“ zásadní jsou ty, které cituje Národní rada pro výzkum (USA) jako prospěšné pro lidské zdraví a možná nebo pravděpodobně zásadní.[10]

Protonové čísloŽivelFrakce hmotnosti[11][12][13][14][15][16]Hmotnost (kg)[17]Atomové procentoNezbytné u lidí[18]Negativní účinky přebytkuSkupina
8Kyslík0.654324Ano (např. Voda, akceptor elektronů)[19]Reaktivní formy kyslíku16
6Uhlík0.181612Ano[19] (organické sloučeniny)14
1Vodík0.10762Ano[19] (např. voda )1
7Dusík0.031.81.1Ano[19] (např. DNA a aminokyseliny )15
20Vápník0.0141.00.22Ano[19][20][21] (např. Kalmodulin a Hydroxylapatit v kosti )2
15Fosfor0.0110.780.22Ano[19][20][21] (např. DNA a fosforylace )Hyperfosfatémie15
19Draslík2.0×10−30.140.033Ano[19][20] (např. Na+/ K.+-ATPase )1
16Síra2.5×10−30.140.038Ano[19] (např. Cystein, Methionin, Biotin, Thiamin )16
11Sodík1.5×10−30.100.037Ano[20] (např. Na+/ K.+-ATPase )1
17Chlór1.5×10−30.0950.024Ano[20][21] (např. Cl-transportující ATPáza )17
12Hořčík500×10−60.0190.0070Ano[20][21] (např. vazba na ATP a další nukleotidy )2
26Žehlička *60×10−60.00420.00067Ano[20][21] (např. Hemoglobin, Cytochromy )8
9Fluor37×10−60.00260.0012Ano (AUS, NZ ),[22] Ne (USA, EU),[23][24] Možná (SZO )[25]toxický ve vysokých množstvích17
30Zinek32×10−60.00230.00031Ano[20][21] (např. Proteiny se zinkovým prstem )12
14Křemík20×10−60.00100.0058Možná[10]14
31Gallium4.9×10−6?0.0007Ne13
37Rubidium4.6×10−60.000680.000033Ne1
38Stroncium4.6×10−60.000320.000033——2
35Bróm2.9×10−60.000260.000030——17
82Vést1.7×10−60.000120.0000045Netoxický14
29Měď1×10−60.0000720.0000104Ano[20][21] (např. bílkoviny mědi )toxický ve vyšších množstvích11
13Hliník870×10−90.0000600.000015Ne13
48Kadmium720×10−90.0000500.0000045Netoxický12
58Cer570×10−90.000040Ne
56Baryum310×10−90.0000220.0000012Netoxický ve vyšších množstvích2
50Cín240×10−90.0000206.0×10−7Ne14
53Jód160×10−90.0000207.5×10−7Ano[20][21] (např. tyroxin, trijodtyronin )17
22Titan130×10−90.000020Ne4
5Bor690×10−90.0000180.0000030Pravděpodobně[10][26]13
34Selen190×10−90.0000154.5×10−8Ano[20][21]toxický ve vyšších množstvích16
28Nikl140×10−90.0000150.0000015Pravděpodobně[10][26]toxický ve vyšších množstvích10
24Chrom24×10−90.0000148.9×10−8Ano[20][21]6
25Mangan170×10−90.0000120.0000015Ano[20][21] (např. Mn-SOD )7
33Arsen260×10−90.0000078.9×10−8Ne[2]toxický15
3Lithium31×10−90.0000070.0000015Ano (vzájemně souvisí s funkcemi několika enzymy, hormony a vitamíny )toxický ve vyšších množstvích1
80Rtuť190×10−90.0000068.9×10−8Netoxický12
55Cesium21×10−90.0000061.0×10−7Ne1
42Molybden130×10−90.0000054.5×10−8Ano[20][21] (např oxotransferázy molybdenu, Xanthinoxidáza a Siřičitan oxidáza )6
32Germanium5×10−6Ne14
27Kobalt21×10−90.0000033.0×10−7Ano (kobalamin, B12)[27][28]9
51Antimon110×10−90.000002Netoxický15
47stříbrný10×10−90.000002Ne11
41Niob1600×10−90.0000015Ne5
40Zirkonium6×10−60.0000013.0×10−7Ne4
57Lanthan1370×10−98×10−7Ne
52Telur120×10−97×10−7Ne16
39Yttrium6×10−7Ne3
83Vizmut5×10−7Ne15
81Thalium5×10−7Nevysoce toxický13
49Indium4×10−7Ne13
79Zlato3×10−92×10−73.0×10−7Nepřípadně nepotažené nanočástice genotoxický[29][30][31]11
21Scandium2×10−7Ne3
73Tantal2×10−7Ne5
23Vanadium260×10−91.1×10−71.2×10−8Možná[10] (doporučený osteo-metabolický (kostní) růstový faktor)5
90Thorium1×10−7Netoxický, radioaktivní
92Uran1×10−73.0×10−9Netoxický, radioaktivní
62Samarium5.0×10−8Ne
74Wolfram2.0×10−8Ne6
4Berýlium3.6×10−84.5×10−8Netoxický ve vyšších množstvích2
88Rádium3×10−141×10−17Netoxický, radioaktivní2
71LutetiumMožnátoxický ve vyšších množstvích4

* Železo = ~ 3 G u mužů, ~ 2,3 g u žen

Z 94 přirozeně se vyskytujících chemických prvků je 61 uvedeno v tabulce výše. Ze zbývajících 33 není známo, kolik se jich vyskytuje v lidském těle.

Většina prvků potřebných pro život je relativně běžné v zemské kůře. Hliník, třetí nejběžnější prvek v zemská kůra (po kyslík a křemík ), v živých buňkách neslouží žádné funkci, ale je toxický ve velkém množství, v závislosti na jeho fyzikálních a chemických formách a velikosti, trvání, frekvenci expozice a způsobu, jakým byl absorbován lidským tělem.[32] Transferriny může vázat hliník.[33]

Periodická tabulka

Výživové prvky v periodická tabulka[34]
H On
LiBýt BCNÓFNe
NaMg AlSiPSClAr
K.Ca.Sc TiPROTICrMnFeSpolNiCuZnGaGeTak jakoSeBrKr
RbSrY ZrPoznMoTcRuRhPdAgCDvSnSbTeJáXe
ČsBaLos Angeles*HfTaŽReOsIrPtAuHgTlPbBiPoNaRn
Fr.RaAc**RfDbSgBhHsMt.DsRgCnNhFlMcLvTsOg
 
 *CePrNdOdpoledneSmEuGdTbDyHoErTmYbLu
 **ČtPaUNpPuDopoledneCmBkSrovEsFmMdNeLr

Legenda:


Molekuly

Složení lidského těla je vyjádřeno chemickými látkami:

The složení lidského těla lze zobrazit na atomový a molekulární měřítko, jak je uvedeno v tomto článku.

Odhadovaný hrubý molekulární obsah typické lidské buňky o velikosti 20 mikrometrů je následující:[37]

MolekulaProcento mšeMol. Hmotnost (dalton)MolekulyProcento molekul
Voda65181.74×101498.73
jiný Anorganické látky1.5N / A1.31×10120.74
Lipidy12N / A8.4×10110.475
jiný Organické0.4N / A7.7×10100.044
Protein20N / A1.9×10100.011
RNA1.0N / A5×1073×10−5
DNA0.11×101146*3×10−11

Papírové kapesníky

Složení těla lze také vyjádřit pomocí různých druhů materiálů, například:

Složení podle typu buňky

Hlavní článek: Seznam odlišných typů buněk v těle dospělého člověka

Existuje mnoho druhů bakterie a další mikroorganismy kteří žijí na zdravém lidském těle nebo uvnitř něj. Ve skutečnosti je 90% buněk v (nebo na) lidském těle počet mikrobů[38][39] (mnohem méně podle hmotnosti nebo objemu). Některé z těchto symbionty jsou nezbytné pro naše zdraví. Tito, kteří lidem nepomohou ani nepoškodí, se nazývají komenzální organismy.

Viz také

Reference

  1. ^ M.A. Zoroddu; J. Aashet; G. Crisponi; S. Medici; M. Peana; V.M. Nurchi (červen 2019). „Základní kovy pro člověka: stručný přehled“. Journal of Anorganic Biochemistry. 195: 120–129. doi:10.1016 / j.jinorgbio.2019.03.013. PMID  30939379.
  2. ^ A b „Arsen v potravinách a doplňcích stravy“. US Food and Drug Administration. 22. května 2019. Citováno 20. srpna 2019.
  3. ^ McCall AS, Cummings CF, Bhave G, Vanacore R, Page-McCaw A, Hudson BG (2014). „Brom je základním stopovým prvkem pro montáž lešení kolagenu IV při vývoji a architektuře tkání“. Buňka. 157 (6): 1380–92. doi:10.1016 / j.cell.2014.05.009. PMC  4144415. PMID  24906154.
  4. ^ Nelson, Lehninger, Cox (2008). Lehningerovy principy biochemie (5. vydání). Macmillana.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  5. ^ Kolik atomů je v lidském těle?
  6. ^ "Ultratrace minerály". Autoři: Nielsen, Forrest H. USDA, ARS Zdroj: Moderní výživa ve zdraví a nemocech / redaktoři, Maurice E. Shils ... et al. Baltimore: Williams & Wilkins, c. 1999, s. 283-303. Datum vydání: 1999 URI: [1]
  7. ^ Použití WP: CALC pro průměr prostředků pro muže a ženy, protože obě skupiny jsou přibližně stejně velké
  8. ^ Viz tabulka 1. tady
  9. ^ „Pokyny pro průmysl: Průvodce označováním potravin 14. Příloha F“. US Food and Drug Administration. 1. ledna 2013. Archivovány od originál dne 4. dubna 2017.
  10. ^ A b C d E Institute of Medicine (29. září 2006). Referenční dietní příjem: Základní průvodce požadavky na živiny. Národní akademie Press. 313–19, 415–22. ISBN  978-0-309-15742-1. Citováno 21. června 2016.
  11. ^ Thomas J. Glover, společnost, Kapesní ref, 3. vyd. (Littleton: Sequoia, 2003), s. 324 (LCCN  2002-91021 ), v kterém
  12. ^ Turn uvádí Geigy Scientific Tables, Ciba-Geigy Limited, Basilej, Švýcarsko, 1984.
  13. ^ Chang, Raymond (2007). Chemistry, deváté vydání. McGraw-Hill. p. 52. ISBN  978-0-07-110595-8.
  14. ^ "Elementární složení lidského těla" Archivováno 2018-12-18 na Wayback Machine Ed Uthman, MD Citováno 17. června 2016
  15. ^ Frausto Da Silva, J. J. R; Williams, R. J. P (2001-08-16). Biologická chemie prvků: Anorganická chemie života. ISBN  9780198508489.
  16. ^ Zumdahl, Steven S. a Susan A. (2000). Chemistry, Páté vydání. Společnost Houghton Mifflin. p. 894. ISBN  978-0-395-98581-6.)
  17. ^ Emsley, John (25. srpna 2011). Nature's Building Blocks: A-Z Guide to the Elements. OUP Oxford. p. 83. ISBN  978-0-19-960563-7. Citováno 17. června 2016.
  18. ^ Neilsen, citováno
  19. ^ A b C d E F G h Salm, Sarah; Allen, Deborah; Nester, Eugene; Anderson, Denise (9. ledna 2015). Nesterova mikrobiologie: lidská perspektiva. p. 21. ISBN  978-0-07-773093-2. Citováno 19. června 2016.
  20. ^ A b C d E F G h i j k l m n Podvýbor pro desáté vydání Rady pro doporučené stravovací dávky, potraviny a výživu; Komise pro biologické vědy, Národní rada pro výzkum (1. února 1989). "9-10". Doporučené dietní příspěvky: 10. vydání. Národní akademie Press. ISBN  978-0-309-04633-6. Citováno 18. června 2016.
  21. ^ A b C d E F G h i j k l Kodex federálních předpisů, hlava 21: Potraviny a drogy, kapitola 1, podkapitola B, část 101, hlava A, § 101,9 (c) (8) (iv)
  22. ^ Australian National Health and Medical Research Council (NHMRC) and New Zealand Ministry of Health (MoH)
  23. ^ „Fluorid v pitné vodě: přehled problémů s fluorací a regulací“
  24. ^ „Vědecké stanovisko k referenčním hodnotám výživy pro fluorid“ (PDF). Deník EFSA. 11 (8): 3332. 2013. doi:10.2903 / j.efsa.2013.3332. ISSN  1831-4732.
  25. ^ WHO / SDE / WSH / 03.04 / 96 „Fluorid v pitné vodě“
  26. ^ A b Bezpečné horní hladiny pro vitamíny a minerály (2003), bór str. 164-71, nikl str. 225-31, EVM, Food Standards Agency, UK ISBN  1-904026-11-7
  27. ^ Yamada, Kazuhiro (2013). „Kobalt: jeho role ve zdraví a nemocech“. Vztahy mezi ionty základních kovů a lidskými chorobami. Kovové ionty v biologických vědách. 13. str. 295–320. doi:10.1007/978-94-007-7500-8_9. ISBN  978-94-007-7499-5. ISSN  1559-0836. PMID  24470095.
  28. ^ Banci, Lucia (18. dubna 2013). Metallomics and the Cell. Springer Science & Business Media. 333–368. ISBN  978-94-007-5561-1. Citováno 19. června 2016.
  29. ^ Fratoddi, Ilaria; Venditti, Iole; Cametti, Cesare; Russo, Maria Vittoria (2015). „Jak toxické jsou nanočástice zlata? Nejmodernější“. Nano výzkum. 8 (6): 1771–1799. doi:10.1007 / s12274-014-0697-3. hdl:11573/780610. ISSN  1998-0124. S2CID  84837060.
  30. ^ „Vědecké stanovisko k přehodnocení zlata (E 175) jako potravinářské přídatné látky“. Deník EFSA. 14 (1): 4362. 2016. doi:10.2903 / j.efsa.2016.4362. ISSN  1831-4732.
  31. ^ Hillyer, Julián F .; Albrecht, Ralph M. (2001). „Gastrointestinální persorpce a tkáňová distribuce různě velkých nanočástic koloidního zlata“. Journal of Pharmaceutical Sciences. 90 (12): 1927–1936. doi:10,1002 / jps.1143. ISSN  0022-3549. PMID  11745751.
  32. ^ Willhite, Calvin C .; Karyakina, Nataliya A .; Yokel, Robert A .; Yenugadhati, Nagarajkumar; Wisniewski, Thomas M .; Arnold, Ian M.F .; Momoli, Franco; Krewski, Daniel (18.09.2014). „Systematický přehled možných zdravotních rizik, která představují farmaceutické, pracovní a spotřebitelské expozice kovovému a nanorozsahovému hliníku, oxidům hlinitým, hydroxidu hlinitému a jeho rozpustným solím“. Kritické recenze v toxikologii. 44 (sup4): 1–80. doi:10.3109/10408444.2014.934439. ISSN  1040-8444. PMC  4997813. PMID  25233067.
  33. ^ Mizutani, K .; Mikami, B .; Aibara, S .; Hirose, M. (2005). "Struktura ovotransferrinu vázaného na hliník v rozlišení 2,15 Å". Acta Crystallographica oddíl D. 61 (12): 1636–42. doi:10.1107 / S090744490503266X. PMID  16301797.
  34. ^
    • Ultratrace minerály. Autoři: Nielsen, Forrest H. USDA, ARS Zdroj: Moderní výživa ve zdraví a nemoci / redaktoři, Maurice E. Shils ... et al. Baltimore: Williams & Wilkins, c. 1999, str. 283-303. Datum vydání: 1999 URI: [2]
  35. ^ Daumann, Lena J. (25. dubna 2019). „Essential and Ubiquitous: The Emergence of Lanthanide Metallobiochemistry“. Angewandte Chemie International Edition. doi:10,1002 / anie.201904090. Citováno 15. června 2019.
  36. ^ Douglas Fox, "Rychlost života", Nový vědec, Č. 2419, 1. listopadu 2003.
  37. ^ Freitas Jr., Robert A. (1999). Nanomedicína. Landes Bioscience. Tabulky 3–1 a 3–2. ISBN  978-1-57059-680-3.
  38. ^ Glausiusz, Josie. „Vaše tělo je planeta“. Citováno 2007-09-16.
  39. ^ Wenner, Melinda. „Lidé přenášejí více bakteriálních buněk než lidské“. Citováno 2010-10-09.