stringtranslate.com

Состав тела человека

Круговые диаграммы типичного состава человеческого тела по процентам массы и по процентам атомного состава ( атомные проценты )

Состав тела может быть проанализирован различными способами. Это может быть сделано с точки зрения присутствующих химических элементов или молекулярной структуры, например, вода , белок , жиры (или липиды ), гидроксилапатит (в костях), углеводы (такие как гликоген и глюкоза ) и ДНК . С точки зрения типа ткани тело может быть проанализировано на воду, жир, соединительную ткань , мышцы , кости и т. д. С точки зрения типа клеток тело содержит сотни различных типов клеток, но, что примечательно, наибольшее количество клеток, содержащихся в человеческом теле (хотя и не самая большая масса клеток), составляют не человеческие клетки, а бактерии, находящиеся в нормальном желудочно-кишечном тракте человека.

Элементы

Куб частей на миллион относительного содержания по массе элементов в теле среднего взрослого человека с точностью до 1 ppm

Около 99% массы человеческого тела состоит из шести элементов: кислорода , углерода , водорода , азота , кальция и фосфора . Только 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 считаются на основе убедительных доказательств необходимыми для жизни. [1] Вся масса микроэлементов, вместе взятых (менее 10 граммов для человеческого тела), не составляет массу тела магния, наименее распространенного из 11 немикроэлементов.

Другие элементы

Не все элементы, которые находятся в организме человека в следовых количествах, играют роль в жизни. Некоторые из этих элементов считаются простыми обычными загрязнителями без функции (примеры: цезий, титан), в то время как многие другие считаются активными токсинами, в зависимости от количества (кадмий, ртуть, свинец, радиоактивные вещества). Для людей мышьяк токсичен, и его уровни в продуктах питания и диетических добавках тщательно контролируются, чтобы уменьшить или исключить его потребление. [2]

Некоторые элементы (кремний, бор, никель, ванадий), вероятно, также необходимы млекопитающим, но в гораздо меньших дозах. Бром используется некоторыми (хотя и не всеми) бактериями, грибами, диатомовыми водорослями и морскими водорослями , а также оппортунистически в эозинофилах у людей. Одно исследование показало, что бром необходим для синтеза коллагена IV у людей. [3] Фтор используется рядом растений для производства токсинов, но у людей его единственная известная функция — это местное поверхностное затвердение зубной эмали. [4]

Список элементного состава

Тело взрослого человека весом в среднем 70 кг (150 фунтов) содержит приблизительно7 × 1027 атомов и содержит по крайней мере обнаруживаемые следы 60 химических элементов . [5] Считается, что около 29 из этих элементов играют активную положительную роль в жизни и здоровье человека. [6]

Относительные количества каждого элемента различаются у разных людей, в основном из-за различий в пропорции жира, мышц и костей в их 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 являются средними значениями различных чисел, указанных в разных источниках.

Тело взрослого человека в среднем состоит на ~53% из воды. [7] Это существенно зависит от возраста, пола и ожирения. В большой выборке взрослых всех возрастов и обоих полов показатель доли воды по весу составил 48 ±6% для женщин и 58 ±8% воды для мужчин. [8] Вода содержит ~11% водорода по массе, но ~67% водорода по атомным процентам , и эти числа вместе с дополнительными процентными числами для кислорода в воде вносят наибольший вклад в общие показатели массы и атомного состава. Из-за содержания воды тело человека содержит больше кислорода по массе, чем любой другой элемент, но больше водорода по атомной доле, чем любой другой элемент.

Элементы, перечисленные ниже как «Необходимые для человека», — это те, которые Управление по контролю за продуктами и лекарствами США перечислило в качестве необходимых питательных веществ, [9] а также шесть дополнительных элементов: кислород, углерод, водород и азот (основные строительные блоки жизни на Земле), сера (необходимая для всех клеток) и кобальт (необходимый компонент витамина B 12 ). Элементы, перечисленные как «Возможно» или «Вероятно» необходимые, — это те, которые Национальный исследовательский совет США называет полезными для здоровья человека и, возможно, или вероятно необходимыми. [10]

*Железо = ~3 г у мужчин, ~2,3 г у женщин

Из 94 встречающихся в природе химических элементов 61 перечислены в таблице выше. Из оставшихся 33 неизвестно, сколько из них встречаются 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 является токсичным в больших количествах, в зависимости от его физических и химических форм и величины, продолжительности, частоты воздействия и того, как он был поглощен человеческим организмом. [38] Трансферрины могут связывать алюминий. [39]

Периодическая таблица

Состав

Состав тела человека можно классифицировать следующим образом:

Предполагаемое содержимое типичной 20-микрометровой человеческой клетки следующее: [44]

Ткани

Состав тела также может быть выражен с помощью различных типов материалов, таких как:

Состав по типу клеток

Существует множество видов бактерий и других микроорганизмов , которые живут на здоровом человеческом теле или внутри него. Фактически, по количеству микробов в человеческом теле примерно столько же, сколько и 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 людям, называются комменсальными организмами.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcde Зородду М.А., Аасет Дж. , Криспони Дж., Медичи С., Пеана М., Нурчи В.М. (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 — через Elsevier .
  2. ^ ab "Мышьяк в пищевых продуктах и ​​диетических добавках". Управление по контролю за продуктами и лекарствами США. 22 мая 2019 г. Получено 20 августа 2019 г.
  3. ^ McCall AS, Cummings CF, Bhave G, Vanacore R, Page-McCaw A, Hudson BG (2014). «Бром — важный микроэлемент для сборки каркасов коллагена IV в развитии и архитектуре тканей». Cell . 157 (6): 1380–92. doi :10.1016/j.cell.2014.05.009. PMC 4144415 . PMID  24906154. 
  4. ^ Нельсон DL, Кокс MM (2021). Lehninger Principles of Biochemistry (8-е изд.). Нью-Йорк: Macmillan. ISBN 978-1-319-23090-6.
  5. ^ «Вопросы и ответы — Сколько атомов в теле человека?». education.jlab.org . Получено 4 апреля 2023 г.
  6. ^ "Ultratrace minerals". Авторы: Nielsen, Forrest H. USDA, ARS Источник: Modern nutrition in health and disease / редакторы, Maurice E. Shils ... et al.. Baltimore : Williams & Wilkins, c. 1999, стр. 283-303. Дата выпуска: 1999 URI: [1]
  7. ^ Используйте WP:CALC для среднего значения средних значений для мужчин и женщин, поскольку эти две группы примерно одинакового размера.
  8. ^ См. таблицу 1 здесь.
  9. ^ "Guidance for Industry: A Food Labeling Guide 14. Appendix F". Управление по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами США. 1 января 2013 г. Архивировано из оригинала 4 апреля 2017 г.
  10. ^ Институт медицины abc (29 сентября 2006 г.). Диетические рекомендуемые нормы потребления: основное руководство по потребностям в питательных веществах. National Academies Press. стр. 313–19, 415–22. ISBN 978-0-309-15742-1. Получено 21 июня 2016 г.
  11. ^ Чанг Р. (2007). Химия, девятое издание . McGraw-Hill. стр. 52. ISBN 978-0-07-110595-8.
  12. ^ "Элементный состав человеческого тела" Архивировано 18 декабря 2018 г. на Wayback Machine Эдом Утманом, доктором медицины. Получено 17 июня 2016 г.
  13. ^ Фраусто да Силва Дж. Дж., Уильямс Р. Дж. (2001-08-16). Биологическая химия элементов: неорганическая химия жизни. OUP Oxford. ISBN 978-0-19-850848-9.
  14. ^ Zumdahl SS (2000). Химия, пятое издание . Houghton Mifflin Company. стр. 894. ISBN 978-0-395-98581-6.)
  15. ^ Cohn S, Vaswani A, Zanzi I, Aloia J, Roginsky M, Ellis K (январь 1976). «Изменения химического состава тела с возрастом, измеренные с помощью нейтронной активации всего тела». Метаболизм . 25 (1): 85–96. doi :10.1016/0026-0495(76)90163-3. PMID  1246210.
  16. ^ Aloia JF, Vaswani A, Ma R, Flaster E (март 1997). «Сравнение состава тела у чернокожих и белых женщин в пременопаузе». Журнал лабораторной и клинической медицины . 129 (3): 294–299. doi : 10.1016/S0022-2143(97)90177-3 . PMID  9042814.
  17. ^ Эмсли Дж. (25 августа 2011 г.). Строительные блоки природы: путеводитель по элементам от AZ. OUP Oxford. стр. 83. ISBN 978-0-19-960563-7. Получено 17 июня 2016 г.
  18. ^ Nielsen FH. «Ultratrace minerals». Современное питание в здоровье и болезнях / редакторы Морис Э. Шилс ... [и др.] Получено 4 апреля 2023 г. – через PubAg.
  19. ^ abcdefgh Salm S, Allen D, Nester E, Anderson D (9 января 2015 г.). Микробиология Нестера: Человеческая перспектива. Mcgraw-hill Us Higher Ed. стр. 21. ISBN 978-0-07-773093-2. Получено 19 июня 2016 г.
  20. ^ abcdefghijklmn Подкомитет по десятому изданию Рекомендуемых диетических норм, Совет по пищевым продуктам и питанию, Комиссия по наукам о жизни, Национальный исследовательский совет (1 февраля 1989 г.). "9-10". Рекомендуемые диетические нормы: 10-е издание . National Academies Press. ISBN 978-0-309-04633-6. Получено 18 июня 2016 г.
  21. ^ abcdefghijkl "Федеральный реестр :: Запросить доступ". unblock.federalregister.gov . Получено 4 апреля 2023 г. .
  22. ^ Арунаб С., Фейерман М., Ма Р., Алоя Дж. Ф. (февраль 2002 г.). «Общий фосфор в организме здоровых женщин и этнические различия». Метаболизм . 51 (2): 180–183. дои : 10.1053/meta.2002.29984. ПМИД  11833045.
  23. ^ Shypailo RJ, Wong WW (2020). «Справочные данные по индексу массы тела без жира и жира у детей и молодых взрослых: оценки по расовым и этническим признакам». Американский журнал клинического питания . 112 (3): 566–575. doi : 10.1093/ajcn/nqaa128 . PMID  32469402.
  24. ^ Австралийский национальный совет по здравоохранению и медицинским исследованиям (NHMRC) и Министерство здравоохранения Новой Зеландии (MoH)
  25. ^ «Фтор в питьевой воде: обзор фторирования и вопросов регулирования»
  26. ^ "Научное мнение о диетических референтных значениях содержания 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) . Получено 4 апреля 2023 г. .
  28. ^ Мухаммад Ансар Фарук, Карл-Йозеф Диц (2015). «Кремний как универсальный игрок в биологии растений и человека: упущенный из виду и плохо понятый». Front. Plant Sci . 6 (994): 994. doi : 10.3389/fpls.2015.00994 . PMC 4641902. PMID  26617630 . 
  29. ^ Иванофф CS, Иванофф AE, Хоттел TL (февраль 2012 г.). «Отравление галлием: редкий случай». Food Chem. Toxicol . 50 (2): 212–5. doi :10.1016/j.fct.2011.10.041. PMID  22024274.
  30. ^ ab McCall AS, Cummings CF, Bhave G, Vanacore R, Page-McCaw A, Hudson BG (июнь 2014 г.). «Бром — важный микроэлемент для сборки каркасов коллагена IV в развитии и архитектуре тканей». Cell . 157 (6): 1380–92. doi :10.1016/j.cell.2014.05.009. PMC 4144415 . PMID  24906154. 
  31. ^ Безопасные верхние уровни для витаминов и минералов (2003), бор стр. 164-71, никель стр. 225-31, EVM, Агентство по стандартам на пищевые продукты, Великобритания ISBN 1-904026-11-7 
  32. ^ Ямада К (2013). «Кобальт: его роль в здоровье и болезнях». Взаимосвязи между ионами основных металлов и болезнями человека . Ионы металлов в науках о жизни. Том 13. С. 295–320. doi :10.1007/978-94-007-7500-8_9. ISBN 978-94-007-7499-5. ISSN  1559-0836. PMID  24470095.
  33. ^ Banci L (18 апреля 2013 г.). Металломика и клетка. Springer Science & Business Media. С. 333–368. ISBN 978-94-007-5561-1. Получено 19 июня 2016 г.
  34. ^ Toeniskoetter S (2020). «Рутений». Биохимическая периодическая таблица.
  35. ^ Фратодди И, Вендитти И, Каметти К, Руссо МВ (2015). «Насколько токсичны золотые наночастицы? Современное состояние». Nano Research . 8 (6): 1771–1799. doi :10.1007/s12274-014-0697-3. hdl : 11573/780610 . ISSN  1998-0124. S2CID  84837060.
  36. ^ «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.
  37. ^ Хиллиер Дж. Ф., Альбрехт Р. М. (2001). «Желудочно-кишечная персорбция и распределение в тканях коллоидных золотых наночастиц разного размера». Журнал фармацевтических наук . 90 (12): 1927–1936. doi :10.1002/jps.1143. ISSN  0022-3549. PMID  11745751.
  38. ^ Willhite CC, Karyakina NA, Yokel RA, Yenugadhati N, Wisniewski TM, Arnold IM и др. (2014-09-18). «Систематический обзор потенциальных рисков для здоровья, создаваемых фармацевтическими, профессиональными и потребительскими воздействиями металлического и наноразмерного алюминия, оксидов алюминия, гидроксида алюминия и его растворимых солей». Critical Reviews in Toxicology . 44 (sup4): 1–80. doi :10.3109 / 10408444.2014.934439. ISSN  1040-8444. PMC 4997813. PMID  25233067. 
  39. ^ Mizutani K, Mikami B, Aibara S, Hirose M (2005). «Структура связанного с алюминием овотрансферрина при разрешении 2,15 Å». Acta Crystallographica Section D. 61 ( 12): 1636–42. doi :10.1107/S090744490503266X. PMID  16301797.
  40. ^ Ультрамикроэлементы. Авторы: Нильсен, Форрест Х. USDA, ARS Источник: Современное питание в здоровье и болезнях / редакторы Морис Э. Шилс ... и др. Балтимор: Williams & Wilkins, c1999., стр. 283-303. Дата выпуска: 1999 URI: [2]
  41. ^ Szklarska D, Rzymski P (май 2019). «Является ли литий микроэлементом? От биологической активности и эпидемиологических наблюдений до обогащения пищевых продуктов». Biol Trace Elem Res . 189 (1): 18–27. doi :10.1007/s12011-018-1455-2. PMC 6443601. PMID  30066063 . 
  42. ^ Enderle J, Klink U, di Giuseppe R, Koch M, Seidel U, Weber K и др. (август 2020 г.). «Уровни лития в плазме в общей популяции: поперечный анализ метаболических и диетических коррелятов». Питательные вещества . 12 (8): 2489. doi : 10.3390/nu12082489 . PMC 7468710. PMID  32824874 . 
  43. ^ Зородду М.А., Аасет Дж., Криспони Дж., Медичи С., Пеана М., Нурчи В.М. (2019). «Незаменимые для человека металлы: краткий обзор». Журнал неорганической биохимии . 195 : 120–129. doi :10.1016/j.jinorgbio.2019.03.013.
  44. ^ Фрейтас младший РА (1999). Наномедицина. Landes Bioscience. Таблицы 3–1 и 3–2. ISBN 978-1-57059-680-3. Архивировано из оригинала 2018-04-16 . Получено 2011-04-06 .
  45. ^ ab Hatton IA, Galbraith ED, Merleau NS, Miettinen TP, Smith BM, Shander JA (2023-09-26). «Количество и распределение размеров клеток человека». Труды Национальной академии наук . 120 (39): e2303077120. doi :10.1073/pnas.2303077120. ISSN  0027-8424. PMC 10523466. PMID 37722043  . 
  46. ^ Sender R, Fuchs S, Milo R (2016). «Пересмотренные оценки количества клеток человека и бактерий в организме». PLOS Biology . 14 (8): e1002533. bioRxiv 10.1101/036103 . doi : 10.1371/journal.pbio.1002533 . PMC 4991899. PMID  27541692 .  
  47. ^ Bianconi E, Piovesan A, Facchin F, Beraudi A, Casadei R, Frabetti F и др. (2013-11-01). «Оценка количества клеток в организме человека». Annals of Human Biology . 40 (6): 463–471. doi : 10.3109/03014460.2013.807878 . ISSN  0301-4460. PMID  23829164.
  48. ^ FAQ Американской академии микробиологии: Микробиом человека Архивировано 31 декабря 2016 г. на Wayback Machine Январь 2014 г.
  49. ↑ Джуда Л. Роснер для журнала Microbe Magazine, февраль 2014 г. В десять раз больше микробных клеток, чем клеток тела у людей?
  50. ^ Gilbert J, Blaser MJ, Caporaso JG, Jansson J, Lynch SV, Knight R (2018-04-10). «Современное понимание микробиома человека». Nature Medicine . 24 (4): 392–400. doi :10.1038/nm.4517. ISSN  1078-8956. PMC 7043356. PMID 29634682  . 
  51. ^ Sender R, Fuchs S, Milo R (январь 2016 г.). «Действительно ли мы значительно уступаем по численности? Пересматривая соотношение бактериальных и хозяйских клеток у людей». Cell . 164 (3): 337–40. doi : 10.1016/j.cell.2016.01.013 . PMID  26824647.