stringtranslate.com

Состав человеческого тела

Круговые диаграммы типичного состава человеческого тела в процентах массы и в процентах атомного состава ( атомный процент )

Состав тела можно анализировать различными способами. Это можно сделать с точки зрения присутствующих химических элементов или молекулярной структуры, например, воды , белков , жиров (или липидов ), гидроксилапатита (в костях), углеводов (таких как гликоген и глюкоза ) и ДНК . Что касается типа ткани, тело можно разделить на воду, жир, соединительную ткань , мышцы , кости и т. д. Что касается типа клеток, тело содержит сотни различных типов клеток, но, что особенно важно, наибольшее количество клеток содержится в организме человека (хотя и не самая большая масса клеток) находятся не клетки человека, а бактерии, обитающие в нормальном желудочно-кишечном тракте человека.

Элементы

Куб относительного содержания элементов по массе в частях на миллион в организме среднего взрослого человека до 1 ppm.

Около 99% массы человеческого тела состоит из шести элементов: кислорода , углерода , водорода , азота , кальция и фосфора . Лишь около 0,85% состоит из еще пяти элементов: калия , серы , натрия , хлора и магния . Все 11 необходимы для жизни. Остальные элементы являются микроэлементами , из которых более дюжины на основании убедительных доказательств считаются необходимыми для жизни. [1] Вся масса микроэлементов вместе взятая (менее 10 граммов на организм человека) не равна массе тела магния, наименее распространенного из 11 немикроэлементов.

Другие элементы

Не все элементы, находящиеся в организме человека в следовых количествах, играют роль в жизни. Некоторые из этих элементов считаются простыми обычными загрязнителями без каких-либо функций (примеры: цезий, титан), тогда как многие другие считаются активными токсинами, в зависимости от количества (кадмий, ртуть, свинец, радиоактивные вещества). Для человека мышьяк токсичен, и его уровень в пищевых продуктах и ​​пищевых добавках тщательно контролируется, чтобы уменьшить или исключить его потребление. [2]

Некоторые элементы (кремний, бор, никель, ванадий), вероятно, нужны и млекопитающим, но в гораздо меньших дозах. Бром используется некоторыми (хотя и не всеми) бактериями, грибами, диатомовыми водорослями и морскими водорослями , а также в эозинофилах человека. Одно исследование показало, что бром необходим для синтеза коллагена IV у людей. [3] Фтор используется рядом растений для производства токсинов, но у людей он действует только как местный местный отверждающий агент в зубной эмали. [4]

Список элементного состава

Тело взрослого человека массой 70 кг (150 фунтов) содержит примерно7 × 10 27 атомов и содержит как минимум обнаруживаемые следы 60 химических элементов . [5] Считается, что около 29 из этих элементов играют активную положительную роль в жизни и здоровье человека. [6]

Относительное количество каждого элемента варьируется у каждого человека, в основном из-за различий в пропорциях жира, мышц и костей в организме. У людей с большим количеством жира будет более высокая доля углерода и более низкая доля большинства других элементов (доля водорода будет примерно такой же). Цифры в таблице представляют собой средние значения различных цифр, указанных в разных источниках.

В организме взрослого человека в среднем около 53% воды. [7] Это существенно зависит от возраста, пола и ожирения. В большой выборке взрослых всех возрастов и обоих полов показатель массовой доли воды составил 48 ± 6% для женщин и 58 ± 8% воды для мужчин. [8] Вода состоит из ~11% водорода по массе , но ~67% водорода в атомном проценте , и эти числа вместе с дополнительными процентными значениями кислорода в воде вносят наибольший вклад в общую массу и показатели атомного состава. Из-за содержания воды человеческое тело содержит больше кислорода по массе, чем любой другой элемент, но больше водорода по атомным долям, чем любой другой элемент.

Элементы, перечисленные ниже как «Незаменимые для человека», — это элементы, перечисленные Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США в качестве незаменимых питательных веществ [9] , а также шесть дополнительных элементов: кислород, углерод, водород и азот (основные строительные блоки жизни на планете). земля), сера (необходима для всех клеток) и кобальт (необходимый компонент витамина B 12 ). Элементы, перечисленные как «Возможно» или «Вероятно» незаменимые, — это те, которые, по мнению Национального исследовательского совета США , полезны для здоровья человека и, возможно, или вероятно, необходимы. [10]

*Железо = ~3 г у самцов, ~2,3 г у самок.

Из 94 встречающихся в природе химических элементов 61 указан в таблице выше. Из оставшихся 33 неизвестно, сколько из них встречается в организме человека.

Большинство элементов, необходимых для жизни, относительно распространены в земной коре . Алюминий , третий по распространенности элемент в земной коре (после кислорода и кремния ), не выполняет никаких функций в живых клетках, но токсичен в больших количествах, в зависимости от его физических и химических форм и величины, продолжительности, частоты воздействия и того, как он был поглощен человеческим телом. [39] Трансферрины могут связывать алюминий. [40]

Периодическая таблица

Состав

Состав человеческого тела можно классифицировать следующим образом:

Примерное содержимое типичной человеческой клетки размером 20 микрометров выглядит следующим образом: [44]

Ткани

Состав тела также можно выразить с помощью различных типов материалов, таких как:

Состав по типу клеток

Существует множество видов бактерий и других микроорганизмов , которые живут на теле здорового человека или внутри него. Фактически, по количеству микробов в организме человека примерно столько же, сколько человеческих клеток. [45] [48] [49] [50] [51] (гораздо меньше по массе или объему). Некоторые из этих симбионтов необходимы для нашего здоровья. Те, которые не помогают и не вредят человеку, называются комменсальными организмами.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ М. А. Зородду; Дж. Аашет; Дж. Криспони; С. Медичи; М. Пеана; В.М. Нурчи (июнь 2019 г.). «Незаменимые для человека металлы: краткий обзор». Журнал неорганической биохимии . 195 : 120–129. doi :10.1016/j.jinorgbio.2019.03.013. PMID  30939379. S2CID  92997696.
  2. ^ ab «Мышьяк в продуктах питания и диетических добавках». Управление по контролю за продуктами и лекарствами США. 22 мая 2019 года . Проверено 20 августа 2019 г.
  3. ^ МакКолл А.С., Каммингс С.Ф., Бхаве Дж., Ванакор Р., Пейдж-Маккоу А., Хадсон Б.Г. (2014). «Бром является важным микроэлементом для сборки каркасов коллагена IV в развитии и архитектуре тканей». Клетка . 157 (6): 1380–92. дои : 10.1016/j.cell.2014.05.009. ПМК 4144415 . ПМИД  24906154. 
  4. ^ Нельсон, Дэвид Л; Кокс, Майкл М. (2021). Ленингерские принципы биохимии (8-е изд.). Нью-Йорк: Макмиллан. ISBN 9781319230906.
  5. ^ «Вопросы и ответы - Сколько атомов в человеческом теле?». Education.jlab.org . Проверено 4 апреля 2023 г.
  6. ^ «Ультраследовые минералы». Авторы: Нильсен, Форрест Х. Министерство сельского хозяйства США, ARS Источник: Современное питание в области здоровья и болезней / редакторы Морис Э. Шилс ... и др.. Балтимор: Williams & Wilkins, c. 1999, с. 283-303. Дата выпуска: 1999 г. URI: [1]
  7. ^ Используйте WP:CALC для получения среднего значения для мужчин и женщин, поскольку обе группы примерно одинакового размера.
  8. ^ См. таблицу 1. здесь.
  9. ^ «Руководство для промышленности: Руководство по маркировке пищевых продуктов 14. Приложение F» . Управление по контролю за продуктами и лекарствами США. 1 января 2013 г. Архивировано из оригинала 4 апреля 2017 г.
  10. ^ Медицинский институт abc (29 сентября 2006 г.). Справочная норма диеты: основное руководство по потребностям в питательных веществах. Издательство национальных академий. стр. 313–19, 415–22. ISBN 978-0-309-15742-1. Проверено 21 июня 2016 г.
  11. ^ Чанг, Раймонд (2007). Химия, девятое издание . МакГроу-Хилл. п. 52. ИСБН 978-0-07-110595-8.
  12. ^ «Элементарный состав человеческого тела». Архивировано 18 декабря 2018 г. в Wayback Machine Эдом Утманом, доктором медицины. Проверено 17 июня 2016 г.
  13. ^ Фраусто да Силва, JJ R; Уильямс, Р.Дж. П. (16 августа 2001 г.). Биологическая химия элементов: неорганическая химия жизни. ОУП Оксфорд. ISBN 9780198508489.
  14. ^ Зумдал, Стивен С. и Сьюзен А. (2000). Химия, пятое издание . Компания Хоутон Миффлин. п. 894. ИСБН 978-0-395-98581-6.)
  15. ^ Кон, SH; Васвани, А.; Занзи, И.; Алоя, Дж. Ф.; Рогинский, М.С.; Эллис, К.Дж. (январь 1976 г.). «Изменения химического состава тела с возрастом, измеренные с помощью нейтронной активации всего тела». Метаболизм . 25 (1): 85–96. дои : 10.1016/0026-0495(76)90163-3.
  16. ^ Алоя, Джон Ф.; Васвани, Ашок; Ма, Жуймэй; Фластер, Эдит (март 1997 г.). «Сравнение состава тела чернокожих и белых женщин в пременопаузе». Журнал лабораторной и клинической медицины . 129 (3): 294–299. дои : 10.1016/S0022-2143(97)90177-3.
  17. ↑ Эмсли, Джон (25 августа 2011 г.). Строительные блоки природы: Путеводитель по элементам от Аризоны. ОУП Оксфорд. п. 83. ИСБН 978-0-19-960563-7. Проверено 17 июня 2016 г.
  18. ^ Нильсен, Форрест Х. «Ультраследовые минералы». Современное питание в здоровье и болезнях / редакторы Морис Э. Шилс ... [и др.] Получено 4 апреля 2023 г. - через PubAg.
  19. ^ abcdefgh Салм, Сара; Аллен, Дебора; Нестер, Юджин; Андерсон, Дениз (9 января 2015 г.). Микробиология Нестера: человеческий взгляд. Mcgraw-hill Us Higher Ed. п. 21. ISBN 978-0-07-773093-2. Проверено 19 июня 2016 г.
  20. ^ abcdefghijklmn Подкомитет по десятому изданию Совета по рекомендуемым диетическим нормам, продуктам питания и питанию; Комиссия по наукам о жизни, Национальный исследовательский совет (1 февраля 1989 г.). «9-10». Рекомендуемые диетические нормы: 10-е издание . Пресса национальных академий. ISBN 978-0-309-04633-6. Проверено 18 июня 2016 г.
  21. ^ abcdefghijkl «Федеральный реестр :: Запрос доступа». разблокировать.federalregister.gov . Проверено 4 апреля 2023 г.
  22. ^ Арунабх, Соня; Фейерман, Мартин; Ма, Жуймэй; Алоя, Джон Ф. (февраль 2002 г.). «Общий фосфор в организме здоровых женщин и этнические различия». Метаболизм . 51 (2): 180–183. дои : 10.1053/meta.2002.29984.
  23. ^ Шипайло, Роман Дж; Вонг, Уильям В. (2020). «Справочники индекса массы жира и без жира у детей и молодых людей: оценки по расовому и этническому признаку». Американский журнал клинического питания . 112 (3): 566–575. doi : 10.1093/ajcn/nqaa128.
  24. ^ Австралийский национальный совет здравоохранения и медицинских исследований (NHMRC) и Министерство здравоохранения Новой Зеландии (МЗ)
  25. ^ «Фтор в питьевой воде: обзор вопросов фторирования и регулирования»
  26. ^ «Научное мнение о диетических эталонных значениях фторида» (PDF) . Журнал EFSA . 11 (8): 3332. 2013. doi : 10.2903/j.efsa.2013.3332 . ISSN  1831-4732.
  27. ^ «WHO/SDE/WSH/03.04/96 «Фтор в питьевой воде»» (PDF) . Проверено 4 апреля 2023 г.
  28. ^ Мухаммад Ансар Фарук; Карл-Йозеф Дитц (2015). «Кремний как универсальный игрок в биологии растений и человека: упускается из виду и плохо понимается». Передний. Наука о растениях . 6 (994): 994. doi : 10.3389/fpls.2015.00994 . ПМК 4641902 . ПМИД  26617630. 
  29. ^ Иванов, CS; Иванов А.Е.; Хоттель, TL (февраль 2012 г.). «Отравление галлием: сообщение о редком случае». Пищевая хим. Токсикол . 50 (2): 212–5. дои : 10.1016/j.fct.2011.10.041. ПМИД  22024274.
  30. ^ ab McCall AS, Cummings CF, Bhave G, Vanacore R, Page-McCaw A, Hudson BG (июнь 2014 г.). «Бром является важным микроэлементом для сборки каркасов коллагена IV в развитии и архитектуре тканей». Клетка . 157 (6): 1380–92. дои : 10.1016/j.cell.2014.05.009. ПМК 4144415 . ПМИД  24906154. 
  31. ^ abcde Zoroddu, Мария Антониетта; Аасет, Ян; Криспони, Гвидо; Медичи, Серенелла; Пеана, Массимилиано; Нурчи, Валерия Марина (2019). «Незаменимые для человека металлы: краткий обзор». Журнал неорганической биохимии . 195 : 120–129. doi :10.1016/j.jinorgbio.2019.03.013.
  32. ^ Безопасные верхние уровни витаминов и минералов (2003), бор, с. 164-71, никель с. 225-31, EVM, Агентство по пищевым стандартам, ISBN Великобритании 1-904026-11-7 
  33. ^ Ямада, Казухиро (2013). «Кобальт: его роль в здоровье и болезнях». Взаимосвязь между ионами незаменимых металлов и заболеваниями человека . Ионы металлов в науках о жизни. Том. 13. С. 295–320. дои : 10.1007/978-94-007-7500-8_9. ISBN 978-94-007-7499-5. ISSN  1559-0836. ПМИД  24470095.
  34. ↑ Банки, Люсия (18 апреля 2013 г.). Металломика и клетка. Springer Science & Business Media. стр. 333–368. ISBN 978-94-007-5561-1. Проверено 19 июня 2016 г.
  35. ^ Тенискоеттер, Стив (2020). "Рутений". Биохимическая периодическая таблица.
  36. ^ Фратодди, Илария; Вендитти, Иоле; Каметти, Чезаре; Руссо, Мария Виттория (2015). «Насколько токсичны наночастицы золота? Нано-исследования . 8 (6): 1771–1799. дои : 10.1007/s12274-014-0697-3. HDL : 11573/780610 . ISSN  1998-0124. S2CID  84837060.
  37. ^ «Научное мнение о переоценке золота (E 175) как пищевой добавки». Журнал EFSA . 14 (1): 4362. 2016. doi : 10.2903/j.efsa.2016.4362 . ISSN  1831-4732.
  38. ^ Хиллер, Хулиан Ф.; Альбрехт, Ральф М. (2001). «Желудочно-кишечная персорбция и распределение в тканях наночастиц коллоидного золота разного размера». Журнал фармацевтических наук . 90 (12): 1927–1936. дои : 10.1002/jps.1143. ISSN  0022-3549. ПМИД  11745751.
  39. ^ Уиллхайт, Кэлвин С.; Карякина Наталья А.; Йокель, Роберт А.; Йенугадхати, Нагараджкумар; Вишневский, Томас М.; Арнольд, Ян М.Ф.; Момоли, Франко; Кревски, Дэниел (18 сентября 2014 г.). «Систематический обзор потенциальных рисков для здоровья, связанных с фармацевтическим, профессиональным и потребительским воздействием металлического и наноразмерного алюминия, оксидов алюминия, гидроксида алюминия и его растворимых солей». Критические обзоры по токсикологии . 44 (суп4): 1–80. дои : 10.3109/10408444.2014.934439. ISSN  1040-8444. ПМЦ 4997813 . ПМИД  25233067. 
  40. ^ Мизутани, К.; Миками, Б.; Айбара, С.; Хиросе, М. (2005). «Структура овотрансферрина, связанного с алюминием, с разрешением 2,15 Å». Acta Crystallographica Раздел D. 61 (12): 1636–42. дои : 10.1107/S090744490503266X. ПМИД  16301797.
  41. ^ Ультраследовые минералы. Авторы: Нильсен, Форрест Х. Министерство сельского хозяйства США, ARS Источник: Современное питание в области здоровья и болезней / редакторы Морис Э. Шилс ... и др. Балтимор: Уильямс и Уилкинс, 1999 г., с. 283-303. Дата выпуска: 1999 г. URI: [2]
  42. ^ Шклярска Д., Ржимски П. (май 2019 г.). «Является ли литий микроэлементом? От биологической активности и эпидемиологических наблюдений до обогащения продуктов питания». Биол Трейс Элем Рес . 189 (1): 18–27. дои : 10.1007/s12011-018-1455-2. ПМК 6443601 . ПМИД  30066063. 
  43. ^ Эндерле Дж., Клинк У., ди Джузеппе Р., Кох М., Зайдель У., Вебер К., Бирринджер М., Ратьен И., Римбах Г., Либ В. (август 2020 г.). «Уровни лития в плазме у населения в целом: перекрестный анализ метаболических и диетических коррелятов». Питательные вещества . 12 (8): 2489. дои : 10.3390/nu12082489 . ПМЦ 7468710 . ПМИД  32824874. 
  44. ^ Фрейтас-младший, Роберт А. (1999). Наномедицина. Ландес Бионаука. Таблицы 3–1 и 3–2. ISBN 978-1-57059-680-3.
  45. ^ Аб Хаттон, Ян А.; Гэлбрейт, Эрик Д.; Мерло, Ноно СК; Миеттинен, Теему П.; Смит, Бенджамин Макдональд; Шандер, Джеффри А. (26 сентября 2023 г.). «Количество клеток человека и распределение по размерам». Труды Национальной академии наук . 120 (39). дои : 10.1073/pnas.2303077120. ISSN  0027-8424. ПМЦ 10523466 . ПМИД  37722043. 
  46. ^ Отправитель, Рон; Фукс, Шай; Майло, Рон (2016). «Пересмотренные оценки количества клеток человека и бактерий в организме». ПЛОС Биология . 14 (8): e1002533. биоRxiv 10.1101/036103 . дои : 10.1371/journal.pbio.1002533 . ПМЦ 4991899 . ПМИД  27541692.  
  47. ^ Бьянкони, Ева; Пиовесан, Эллисон; Факчин, Федерика; и другие. (01.11.2013). «Оценка количества клеток в организме человека». Анналы биологии человека . 40 (6): 463–471. дои : 10.3109/03014460.2013.807878 . ISSN  0301-4460.
  48. ^ Часто задаваемые вопросы Американской академии микробиологии: Микробиом человека. Архивировано 31 декабря 2016 г. в Wayback Machine , январь 2014 г.
  49. ^ Джуда Л. Рознер для журнала Microbe Magazine, февраль 2014 г. Микробных клеток в десять раз больше, чем клеток тела у людей?
  50. ^ Гилберт, Джек; Блазер, Мартин Дж.; Капорасо, Дж. Грегори; Янссон, Джанет; Линч, Сьюзен В.; Найт, Роб (10 апреля 2018 г.). «Современное понимание микробиома человека». Природная медицина . 24 (4): 392–400. дои : 10.1038/нм.4517. ISSN  1078-8956. ПМК 7043356 . ПМИД  29634682. 
  51. ↑ Отправитель Р., Фукс С., Майло Р. (январь 2016 г.). «Действительно ли нас значительно превосходит численность? Пересмотр соотношения бактерий и клеток-хозяев у людей». Клетка . 164 (3): 337–40. дои : 10.1016/j.cell.2016.01.013 . ПМИД  26824647.