Composizione del corpo umano
La composizione corporea può essere analizzata in vari modi. Questo può essere fatto in termini di elementi chimici presenti, o per tipo molecolare, ad es. Acqua, proteine, grassi (o lipidi), idrossiapatite (nelle ossa), carboidrati (come glicogeno e glucosio) e DNA. In termini di tipo di tessuto, il corpo può essere analizzato in acqua, grasso, tessuto connettivo, muscoli, ossa, ecc. In termini di tipo di cellula, il corpo contiene centinaia di diversi tipi di cellule, ma in particolare il maggior numero di cellule contenute in un corpo umano (anche se non la più grande massa di cellule) non sono cellule umane, ma batteri che risiedono nel normale tratto gastrointestinale umano.
Elementi
| Elemento | Simbolo | % nel corpo | |
| Ossigeno | O | 65,0 | |
| Carbonio | C | 18.5 | |
| Idrogeno | H | 9.5 | |
| Azoto | N | 3.2 | |
| Calcio | Circa | 1.5 | |
| Fosforo | P | 1.0 | |
| Potassio | K | 0.4 | |
| Zolfo | S | 0.3 | |
| Sodio | N / A | 0.2 | |
| Cloro | Cl | 0.2 | |
| Magnesio | mg | 0.2 | |
| Altri | 1.0 |
Quasi il 99% della massa del corpo umano è costituito da sei elementi: ossigeno, carbonio, idrogeno, azoto, calcio e fosforo. Solo circa lo 0,85% è composto da altri cinque elementi: potassio, zolfo, sodio, cloro e magnesio. Tutti e 11 sono necessari per la vita. Gli elementi rimanenti sono oligoelementi, di cui oltre una dozzina si pensa sulla base di buone prove necessarie per la vita. Tutta la massa degli oligoelementi messi insieme (meno di 10 grammi per un corpo umano) non si sommano alla massa corporea del magnesio, il meno comune degli 11 non oligoelementi.
Altri elementi
Non tutti gli elementi che si trovano nel corpo umano in tracce hanno un ruolo nella vita. Alcuni di questi elementi sono ritenuti semplici contaminanti comuni senza funzione (esempi: cesio, titanio), mentre molti altri sono considerati tossine attive, a seconda della quantità (cadmio, mercurio, piombo, radioattivi). Nell'uomo, l'arsenico è tossico e i suoi livelli negli alimenti e negli integratori alimentari sono attentamente monitorati per ridurne o eliminarne l'assunzione.
Alcuni elementi (silicio, boro, nichel, vanadio) sono probabilmente necessari anche per i mammiferi, ma in dosi molto più ridotte. Il bromo è usato abbondantemente da alcuni (anche se non tutti) organismi inferiori e opportunisticamente negli eosinofili nell'uomo. Uno studio ha indicato che il bromo è necessario per la sintesi di collagene IV negli esseri umani.Il fluoro viene utilizzato da un numero di piante per produrre tossine (vedi quell'elemento) ma nell'uomo funziona solo come agente indurente locale (topico) nello smalto dei denti, e non in un ruolo biologico essenziale.
Elenco di composizione elementare
Il corpo umano adulto medio di 70 kg (150 lb) contiene circa 7 × 1027 atomi e contiene almeno tracce rilevabili di 60 elementi chimici. Si pensa che circa 29 di questi elementi svolgano un ruolo positivo nella vita e nella salute degli esseri umani.
Le quantità relative di ciascun elemento variano a seconda dell'individuo, principalmente a causa delle differenze nella proporzione di grasso, muscoli e ossa nel loro corpo. Le persone con più grassi avranno una proporzione più alta di carbonio e una proporzione inferiore della maggior parte degli altri elementi (la percentuale di idrogeno sarà circa la stessa). I numeri nella tabella sono medie di numeri diversi riportati da riferimenti diversi.
Il corpo umano adulto ha una media di circa il 53% di acqua. Questo varia sostanzialmente per età, sesso e adiposità. In un ampio campione di adulti di tutte le età e di entrambi i sessi, la percentuale di frazione d'acqua in peso è risultata essere del 48 ± 6% per le femmine e del 58 ± 8% di acqua per i maschi. L'acqua è circa l'11% di idrogeno in massa, ma circa il 67% di idrogeno in percentuale atomica e questi numeri, insieme ai numeri% complementari per l'ossigeno nell'acqua, sono i maggiori responsabili delle cifre complessive della massa e della composizione atomica. A causa del contenuto di acqua, il corpo umano contiene più ossigeno in massa rispetto a qualsiasi altro elemento, ma più idrogeno per frazione atomica rispetto a qualsiasi altro elemento.
Gli elementi elencati di seguito come "Essenziali nell'uomo" sono quelli elencati dalla (US) Food and Drug Administration come nutrienti essenziali, oltre a sei elementi aggiuntivi: ossigeno, carbonio, idrogeno e azoto (i mattoni fondamentali della vita sulla Terra ), zolfo (essenziale per tutte le cellule) e cobalto (un componente necessario della vitamina B12). Gli elementi elencati come "Forse" o "Probabilmente" essenziali sono quelli citati dal National Research Council (Stati Uniti) come benefici per la salute umana e forse o probabilmente essenziali.
| Numero atomico | Elemento | Frazione di massa | Massa (kg) | Percentuale atomica | Essenziale nell'uomo | Effetti negativi dell'eccesso | Gruppo |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 8 | Ossigeno | 0.65 | 43 | 24 | Sì (ad es. Acqua, accettore di elettroni) | Specie reattive dell'ossigeno | 16 |
| 6 | Carbonio | 0,18 | 16 | 12 | Sì (composti organici) | 14 | |
| 1 | Idrogeno | 0.10 | 7 | 62 | Sì (es. Acqua) | 1 | |
| 7 | Azoto | 0.03 | 1.8 | 1.1 | Sì (ad es. DNA e aminoacidi) | 15 | |
| 20 | Calcio | 0.014 | 1.0 | 0.22 | Sì (ad es. Calmodulina e idrossiapatite nelle ossa) | 2 | |
| 15 | Fosforo | 0.011 | 0,78 | 0.22 | Sì (ad es. DNA e fosforilazione) | allotrope bianco altamente tossico | 15 |
| 19 | Potassio | 2,0 × 10-3 | 0.14 | 0.033 | Sì (ad es. Na + / K + -ATPase) | 1 | |
| 16 | Zolfo | 2,5 × 10-3 | 0.14 | 0,038 | Sì (ad es. Cisteina, metionina, biotina, tiamina) | 16 | |
| 11 | Sodio | 1,5 × 10-3 | 0.10 | 0.037 | Sì (ad es. Na + / K + -ATPase) | 1 | |
| 17 | Cloro | 1,5 × 10-3 | 0,095 | 0.024 | Sì (ad es. Trasporto ATPase) | 17 | |
| 12 | Magnesio | 500 × 10-6 | 0,019 | 0,0070 | Sì (ad es. Legame con ATP e altri nucleotidi) | 2 | |
| 26 | Ferro* | 60 × 10-6 | 0,0042 | 0,00,067 mila | Sì (ad es. Emoglobina, citocromi) | 8 | |
| 9 | Fluoro | 37 × 10-6 | 0,0026 | 0,0012 | Sì (AUS, NZ), No (US, EU), Forse (WHO) | tossico in quantità elevate | 17 |
| 30 | Zinco | 32 × 10-6 | 0,0023 | 0,00,031 mila | Sì (ad es. Proteine del dito di zinco) | 12 | |
| 14 | Silicio | 20 × 10-6 | 0,0010 | 0,0058 | Possibilmente | 14 | |
| 37 | Rubidio | 4.6 × 10-6 | 0,00,068 mila | 0.000033 | No | 1 | |
| 38 | Stronzio | 4.6 × 10-6 | 0,00032 | 0.000033 | - | 2 | |
| 35 | Bromo | 2.9 × 10-6 | 0,00026 | 0.000030 | - | 17 | |
| 82 | Condurre | 1,7 × 10-6 | 0,00012 | 0.0000045 | No | tossico | 14 |
| 29 | Rame | 1 × 10-6 | 0.000072 | 0.0000104 | Sì (ad es. Proteine di rame) | 11 | |
| 13 | Alluminio | 870 × 10-9 | 0.000060 | 0.000015 | No | 13 | |
| 48 | Cadmio | 720 × 10-9 | 0.000050 | 0.0000045 | No | tossico | 12 |
| 58 | Cerio | 570 × 10-9 | 0.000040 | No | |||
| 56 | Bario | 310 × 10-9 | 0.000022 | 0.0000012 | No | tossico in quantità maggiori | 2 |
| 50 | Lattina | 240 × 10-9 | 0.000020 | 6,0 × 10-7 | No | 14 | |
| 53 | Iodio | 160 × 10-9 | 0.000020 | 7.5 × 10-7 | Sì (ad es. Tiroxina, triiodotironina) | 17 | |
| 22 | Titanio | 130 × 10-9 | 0.000020 | No | 4 | ||
| 5 | Boro | 690 × 10-9 | 0.000018 | 0.0000030 | Probabilmente | 13 | |
| 34 | Selenio | 190 × 10-9 | 0.000015 | 4,5 × 10-8 | sì | tossico in quantità maggiori | 16 |
| 28 | Nichel | 140 × 10-9 | 0.000015 | 0.0000015 | Probabilmente | tossico in quantità maggiori | 10 |
| 24 | Cromo | 24 × 10-9 | 0.000014 | 8,9 × 10-8 | sì | 6 | |
| 25 | Manganese | 170 × 10-9 | 0.000012 | 0.0000015 | Sì (ad es. Mn-SOD) | 7 | |
| 33 | Arsenico | 260 × 10-9 | 0.000007 | 8,9 × 10-8 | No | tossico | 15 |
| 3 | Litio | 31 × 10-9 | 0.000007 | 0.0000015 | Sì (intercorrelato con le funzioni di numerosi enzimi, ormoni e vitamine) | tossico in quantità maggiori | 1 |
| 80 | Mercurio | 190 × 10-9 | 0.000006 | 8,9 × 10-8 | No | tossico | 12 |
| 55 | Cesio | 21 × 10-9 | 0.000006 | 1,0 × 10-7 | No | 1 | |
| 42 | Molibdeno | 130 × 10-9 | 0.000005 | 4,5 × 10-8 | Sì (ad es. Le ossotransferasi di molibdeno, la xantina ossidasi e la solfite ossidasi) | 6 | |
| 32 | Germanio | 5 × 10-6 | No | 14 | |||
| 27 | Cobalto | 21 × 10-9 | 0.000003 | 3,0 × 10-7 | Sì (cobalamina, B12) | 9 | |
| 51 | Antimonio | 110 × 10-9 | 0.000002 | No | tossico | 15 | |
| 47 | Argento | 10 × 10-9 | 0.000002 | No | 11 | ||
| 41 | Niobio | 1600 × 10-9 | 0.0000015 | No | 5 | ||
| 40 | Zirconio | 6 × 10-6 | 0.000001 | 3,0 × 10-7 | No | 4 | |
| 57 | Lantanio | 1370 × 10-9 | 8 × 10-7 | No | |||
| 52 | Tellurio | 120 × 10-9 | 7 × 10-7 | No | 16 | ||
| 31 | Gallio | 7 × 10-7 | No | 13 | |||
| 39 | Ittrio | 6 × 10-7 | No | 3 | |||
| 83 | Bismuto | 5 × 10-7 | No | 15 | |||
| 81 | Tallio | 5 × 10-7 | No | altamente tossico | 13 | ||
| 49 | indio | 4 × 10-7 | No | 13 | |||
| 79 | Oro | 3 × 10-9 | 2 × 10-7 | 3,0 × 10-7 | No | nanoparticelle non patinate possibilmente genotossiche | 11 |
| 21 | scandio | 2 × 10-7 | No | 3 | |||
| 73 | Tantalio | 2 × 10-7 | No | 5 | |||
| 23 | Vanadio | 260 × 10-9 | 1.1 × 10-7 | 1,2 × 10-8 | Forse (fattore di crescita dell'osteo-metabolismo suggerito (osso)) | 5 | |
| 90 | Torio | 1 × 10-7 | No | tossico, radioattivo | |||
| 92 | Uranio | 1 × 10-7 | 3,0 × 10-9 | No | tossico, radioattivo | ||
| 62 | Samario | 5.0 × 10-8 | No | ||||
| 74 | Tungsteno | 2,0 × 10-8 | No | 6 | |||
| 4 | Berillio | 3.6 × 10-8 | 4,5 × 10-8 | No | tossico in quantità maggiori | 2 | |
| 88 | Radio | 3 × 10-14 | 1 × 10-17 | No | tossico, radioattivo | 2 |
* Ferro = ~ 3 g negli uomini, ~ 2,3 g nelle donne
Dei 94 elementi chimici presenti in natura, 60 sono elencati nella tabella sopra. Dei restanti 34, non è noto quanti si verificano nel corpo umano.
La maggior parte degli elementi necessari per la vita sono relativamente comuni nella crosta terrestre. L'alluminio, il terzo elemento più comune nella crosta terrestre (dopo ossigeno e silicio), non ha alcuna funzione nelle cellule viventi, ma è tossico in grandi quantità, a seconda delle sue forme fisiche e chimiche e della grandezza, durata, frequenza di esposizione e come è stato assorbito dal corpo umano. I transfert possono legare l'alluminio.
Tavola periodica
I quattro elementi organici di base |
Elementi quantitativi |
Elementi in tracce essenziali |
Ritenuto essenziale oligoelemento dagli Stati Uniti, non dall'Unione europea |
Funzione suggerita da effetti di deprivazione o manipolazione metabolica attiva, ma nessuna funzione biochimica chiaramente identificata nell'uomo |
Prove circostanziali limitate per benefici in tracce o azione biologica nei mammiferi |
Nessuna evidenza di azione biologica nei mammiferi, ma essenziale in alcuni organismi inferiori. (Nel caso del lantanio, la definizione di un nutriente essenziale come indispensabile e insostituibile non è completamente applicabile a causa dell'estrema somiglianza dei lantanidi. I primi lantanidi fino a Sm sono noti per stimolare la crescita di vari organismi che usano il lantanide. ) |
molecole
La composizione del corpo umano è espressa in termini di sostanze chimiche:
- acqua
- Proteine - comprese quelle di capelli, tessuto connettivo, ecc.
- Grassi (o lipidi)
- Idrossiapatite nelle ossa
- Carboidrati come glicogeno e glucosio
- DNA
- Ioni inorganici disciolti come sodio, potassio, cloruro, bicarbonato, fosfato
- Gas come ossigeno, anidride carbonica, ossido di azoto, idrogeno, monossido di carbonio, acetaldeide, formaldeide, metanethiolo. Questi possono essere dissolti o presenti nei gas nei polmoni o nell'intestino. L'etano e il pentano sono prodotti dai radicali liberi dell'ossigeno.
- Molte altre piccole molecole, come aminoacidi, acidi grassi, nucleobasi, nucleosidi, nucleotidi, vitamine, cofattori.
- Radicali liberi come superossido, idrossile e idrperossile.
La composizione del corpo umano può essere vista su scala atomica e molecolare, come mostrato in questo articolo.
Il contenuto molecolare lordo stimato di una tipica cellula umana di 20 micrometri è il seguente:
| Molecola | Percentuale di massa | Mol.Weight (daltons) | molecole | Percentuale di molecole |
|---|---|---|---|---|
| acqua | 65 | 18 | 1.74 × 1014 | 98,73 |
| Altri inorganici | 1.5 | N / A | 1.31 × 1012 | 0.74 |
| lipidi | 12 | N / A | 8.4 × 1011 | 0,475 |
| Altri prodotti organici | 0.4 | N / A | 7.7 × 1010 | 0.044 |
| Proteina | 20 | N / A | 1.9 × 1010 | 0.011 |
| RNA | 1.0 | N / A | 5 × 107 | 3 × 10-5 |
| DNA | 0.1 | 1 × 1011 | 46 * | 3 × 10-11 |
I tessuti
La composizione corporea può anche essere espressa in termini di vari tipi di materiale, come ad esempio:
- Muscolo
- Grasso
- Osso e denti
- Tessuto nervoso (cervello e nervi)
- ormoni
- Tessuto connettivo
- Liquidi corporei (sangue, linfa, urina)
- Contenuto di distesa digestiva, compreso gas intestinale
- Aria nei polmoni
- Epitelio
Composizione per tipo di cella
Esistono molte specie di batteri e altri microrganismi che vivono all'interno o all'interno del corpo umano sano. In effetti, il 90% delle cellule in (o su) un corpo umano sono microbi, in numero (molto meno in massa o volume). Alcuni di questi simbionti sono necessari per la nostra salute. Quelli che non aiutano né danneggiano l'uomo sono chiamati organismi commensali.
