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人体の組成

体組成はさまざまな方法で分析できます。これは、存在する化学要素に関して、または分子タイプ、例えば水、タンパク質、脂肪(または脂質)、ヒドロキシアパタイト(骨内)、炭水化物(グリコーゲンやグルコースなど)およびDNAによって行うことができます。組織タイプの観点では、体は水、脂肪、結合組織、筋肉、骨などに分析されます。細胞タイプの観点では、体には数百の異なるタイプの細胞が含まれますが、特に含まれる最大の細胞人体(細胞の最大質量ではないが)はヒト細胞ではなく、通常のヒト胃腸管に存在する細菌です。

要素

素子 シンボル 体内の%
酸素 O 65.0
炭素 C 18.5
水素 H 9.5
窒素 N 3.2
カルシウム Ca 1.5
リン P 1.0
カリウム K 0.4
硫黄 S 0.3
ナトリウム 0.2
塩素 Cl 0.2
マグネシウム Mg 0.2
その他 1.0

人体の質量のほぼ99%は、酸素、炭素、水素、窒素、カルシウム、リンの6つの要素で構成されています。約0.85%だけが、カリウム、硫黄、ナトリウム、塩素、マグネシウムの5つの元素で構成されています。 11はすべて生活に必要です。残りの要素は微量元素であり、そのうちの十数個は、生命に必要であるという十分な証拠に基づいて考えられています。微量元素のすべての質量(人体で10グラム未満)は、マグネシウムの体重とは異なり、11の非微量元素の中で最も一般的ではありません。

その他の要素

人体に微量に含まれるすべての要素が生活の中で役割を果たすわけではありません。これらの元素の一部は、機能を持たない単純な一般的な汚染物質と考えられています(例:セシウム、チタン)。他の多くは、量(カドミウム、水銀、鉛、放射性物質)に応じて活性な毒素と考えられます。ヒトでは、ヒ素は有毒であり、食物および栄養補助食品中のヒ素のレベルは、その摂取を減少または排除するために綿密に監視されています。

一部の元素(シリコン、ホウ素、ニッケル、バナジウム)もおそらく哺乳類に必要ですが、それよりはるかに少ない量です。臭素は(すべてではありませんが)いくつかの下等生物に豊富に使用され、日和見的にはヒトの好酸球に使用されます。ある研究では、臭素はヒトのコラーゲンIV合成に必要であることが示されています。フッ素は多くの植物で毒素を製造するために使用されていますが(その要素を参照)、ヒトでは歯のエナメル質では局所(局所)硬化剤としてのみ機能し、不可欠な生物学的役割。

元素組成リスト

平均70 kg(150 lb)の成人の人体には約7×1027個の原子が含まれており、少なくとも検出可能な微量の60個の化学元素が含まれています。これらの要素のうち約29個は、人間の生命と健康に積極的に積極的な役割を果たすと考えられています。

各要素の相対的な量は、主に体内の脂肪、筋肉、骨の割合の違いにより、個人によって異なります。脂肪の多い人は、炭素の割合が高く、他のほとんどの元素の割合が低くなります(水素の割合はほぼ同じになります)。表の数値は、さまざまな参考文献によって報告されたさまざまな数値の平均です。

成人の人体の平均水分は約53%です。これは、年齢、性別、および肥満によって大きく異なります。すべての年齢および両性の成人の大規模なサンプルでは、​​重量による水の割合の数値は、女性では48±6%、男性では58±8%であることがわかりました。水は質量で最大11%の水素ですが、原子パーセントで最大で67%の水素であり、これらの数値は水中の酸素の補完的な%数値とともに、全体の質量および原子組成の数値に最も大きく影響します。水分のため、人体は他の元素よりも質量で多くの酸素を含んでいますが、原子分率ではどの元素よりも多くの水素を含んでいます。

以下に「人間に必須」としてリストされている要素は、米国食品医薬品局によって必須栄養素としてリストされている要素、および6つの追加要素:酸素、炭素、水素、窒素(地球上の生命の基本的な構成要素) )、硫黄(すべての細胞に必須)およびコバルト(ビタミンB12の必須成分)。 「おそらく」または「おそらく」必須としてリストされている要素は、人間の健康に有益であり、おそらくまたはおそらく必須であると米国研究評議会(米国)によって引用されている要素です。

原子番号素子質量の割合質量(kg) 原子パーセント人間に不可欠過剰の負の影響グループ
8 酸素 0.65 43 24 はい(水、電子受容体など) 活性酸素種 16
6 炭素 0.18 16 12 はい(有機化合物) 14
1 水素 0.10 7 62 はい(水など) 1
7 窒素 0.03 1.8 1.1 はい(DNAやアミノ酸など) 15
20 カルシウム 0.014 1.0 0.22 はい(例:骨のカルモジュリンとヒドロキシアパタイト) 2
15 リン 0.011 0.78 0.22 はい(DNAやリン酸化など) 白色の同素体は毒性が強い 15
19 カリウム 2.0×10−3 0.14 0.033 はい(例Na + / K + -ATPase) 1
16 硫黄 2.5×10−3 0.14 0.038 はい(例、システイン、メチオニン、ビオチン、チアミン) 16
11 ナトリウム 1.5×10−3 0.10 0.037 はい(例Na + / K + -ATPase) 1
17 塩素 1.5×10−3 0.095 0.024 はい(例:Cl輸送ATPase) 17
12 マグネシウム 500×10−6 0.019 0.0070 はい(例:ATPおよび他のヌクレオチドへの結合) 2
26 鉄* 60×10−6 0.0042 0.00067 はい(ヘモグロビン、シトクロムなど) 8
9 フッ素 37×10−6 0.0026 0.0012 はい(AUS、NZ)、いいえ(US、EU)、たぶん(WHO) 大量に有毒 17
30 亜鉛 32×10−6 0.0023 0.00031 はい(亜鉛フィンガータンパク質など) 12
14 ケイ素 20×10−6 0.0010 0.0058 たぶん 14
37 ルビジウム 4.6×10−6 0.00068 0.000033 番号 1
38 ストロンチウム 4.6×10−6 0.00032 0.000033 - 2
35 臭素 2.9×10−6 0.00026 0.000030 - 17
82 1.7×10−6 0.00012 0.0000045 番号毒性 14
29 1×10−6 0.000072 0.0000104 はい(銅タンパク質など) 11
13 アルミニウム 870×10−9 0.000060 0.000015 番号 13
48 カドミウム 720×10−9 0.000050 0.0000045 番号毒性 12
58 セリウム 570×10−9 0.000040 番号
56 バリウム 310×10−9 0.000022 0.0000012 番号大量に有毒 2
50 240×10−9 0.000020 6.0×10-7 番号 14
53 ヨウ素 160×10−9 0.000020 7.5×10-7 はい(チロキシン、トリヨードサイロニンなど) 17
22 チタン 130×10−9 0.000020 番号 4
5 ホウ素 690×10−9 0.000018 0.0000030 恐らく 13
34 セレン 190×10−9 0.000015 4.5×10−8 はい大量に有毒 16
28 ニッケル 140×10−9 0.000015 0.0000015 恐らく大量に有毒 10
24 クロム 24×10−9 0.000014 8.9×10−8 はい 6
25 マンガン 170×10−9 0.000012 0.0000015 はい(Mn-SODなど) 7
33 砒素 260×10−9 0.000007 8.9×10−8 番号毒性 15
3 リチウム 31×10−9 0.000007 0.0000015 はい(いくつかの酵素、ホルモン、ビタミンの機能と相互相関) 大量に有毒 1
80 水星 190×10−9 0.000006 8.9×10−8 番号毒性 12
55 セシウム 21×10−9 0.000006 1.0×10-7 番号 1
42 モリブデン 130×10−9 0.000005 4.5×10−8 はい(例:モリブデンオキソトランスフェラーゼ、キサンチンオキシダーゼ、亜硫酸オキシダーゼ) 6
32 ゲルマニウム 5×10−6 番号 14
27 コバルト 21×10−9 0.000003 3.0×10-7 はい(コバラミン、B12) 9
51 アンチモン 110×10−9 0.000002 番号毒性 15
47 10×10−9 0.000002 番号 11
41 ニオブ 1600×10−9 0.0000015 番号 5
40 ジルコニウム 6×10−6 0.000001 3.0×10-7 番号 4
57 ランタン 1370×10−9 8×10-7 番号
52 テルル 120×10−9 7×10−7 番号 16
31 ガリウム 7×10−7 番号 13
39 イットリウム 6×10-7 番号 3
83 ビスマス 5×10−7 番号 15
81 タリウム 5×10−7 番号高毒性 13
49 インジウム 4×10−7 番号 13
79 ゴールド 3×10−9 2×10−7 3.0×10-7 番号おそらく遺伝毒性のあるコーティングされていないナノ粒子 11
21 スカンジウム 2×10−7 番号 3
73 タンタル 2×10−7 番号 5
23 バナジウム 260×10−9 1.1×10-7 1.2×10−8 おそらく(骨代謝(骨)成長因子の提案) 5
90 トリウム 1×10−7 番号毒性、放射性
92 ウラン 1×10−7 3.0×10−9 番号毒性、放射性
62 サマリウム 5.0×10−8 番号
74 タングステン 2.0×10-8 番号 6
4 ベリリウム 3.6×10−8 4.5×10−8 番号大量に有毒 2
88 ラジウム 3×10-14 1×10−17 番号毒性、放射性 2

*鉄=男性で最大3 g、女性で最大2.3 g

94の天然化学元素のうち、60が上記の表にリストされています。残りの34個のうち、人体に何個発生するかは不明です。

生命に必要な要素のほとんどは、地球の地殻では比較的一般的です。地球の地殻で3番目に最も一般的な要素であるアルミニウム(酸素とシリコンに続く)は、生細胞では機能しませんが、その物理的および化学的形態、大きさ、期間、曝露の頻度、および方法によっては大量に毒性がありますトランスフェリンはアルミニウムに結合できます。

周期表

周期表の栄養元素 H He Li Be BCNOF Ne Na Mg Al Si PS Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og * Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ** Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
4つの基本的な有機要素
数量要素
必須微量元素
欧州連合ではなく米国が必須微量元素とみなした
剥奪効果または積極的な代謝処理からの示唆された機能、ただしヒトで明確に特定された生化学機能
ほ乳類の痕跡の利点または生物学的作用の限られた状況証拠
哺乳類における生物学的作用の証拠はありませんが、下等な生物には不可欠です。
(ランタンの場合、必須栄養素の定義は、ランタニドの極端な類似性のために不可欠であり、置き換えられないものであるという定義は完全には適用できません。 )


分子

人体の組成は化学物質で表されます:

  • タンパク質-髪の毛、結合組織などを含む
  • 脂肪(または脂質)
  • 骨中のヒドロキシアパタイト
  • グリコーゲンやグルコースなどの炭水化物
  • DNA
  • ナトリウム、カリウム、塩化物、重炭酸塩、リン酸塩などの溶存無機イオン
  • 酸素、二酸化炭素、酸化窒素、水素、一酸化炭素、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、メタンチオールなどのガス。これらは、肺または腸のガスに溶解または存在する場合があります。エタンとペンタンは、酸素フリーラジカルによって生成されます。
  • アミノ酸、脂肪酸、核酸塩基、ヌクレオシド、ヌクレオチド、ビタミン、補因子など、他の多くの小分子。
  • スーパーオキシド、ヒドロキシル、ヒドロペルオキシルなどのフリーラジカル。

この記事に示すように、人体組成は原子および分子スケールで見ることができます。

典型的な20ミクロンのヒト細胞の推定総分子量は次のとおりです。

分子質量の割合モル重量(ダルトン) 分子分子の割合
65 18 1.74×1014 98.73
その他の無機物 1.5 なし 1.31×1012 0.74
脂質 12 なし 8.4×1011 0.475
その他のオーガニック 0.4 なし 7.7×1010 0.044
タンパク質 20 なし 1.9×1010 0.011
RNA 1.0 なし 5×107 3×10−5
DNA 0.1 1×1011 46 * 3×10-11

ティッシュ

体組成は、次のようなさまざまな種類の素材で表現することもできます。

  • 太い
  • 骨と歯
  • 神経組織(脳と神経)
  • ホルモン
  • 結合組織
  • 体液(血液、リンパ、尿)
  • 腸ガスを含む消化管の内容物
  • 肺の空気
  • 上皮

セルタイプ別の構成

健康な人体の上または中に住んでいるバクテリアと他の微生物の多くの種があります。実際、人体(または人体)の細胞の90%は、微生物です(数または質量ではるかに少ない)。これらの共生生物のいくつかは健康に必要です。人間を助けたり害を与えたりしないものは、共生生物と呼ばれます。