Composición del cuerpo humano - Composition of the human body

No confundir con la anatomía humana o la composición corporal (aptitud física) .

La composición corporal se puede analizar de varias formas. Esto se puede hacer en términos de los elementos químicos presentes o por tipo molecular, por ejemplo, agua , proteínas , grasas (o lípidos ), hidroxiapatita (en los huesos), carbohidratos (como glucógeno y glucosa ) y ADN . En términos de tipo de tejido, el cuerpo puede analizarse en agua, grasa, tejido conectivo , músculo , hueso , etc. En términos de tipo de célula, el cuerpo contiene cientos de tipos diferentes de células, pero notablemente, la mayor cantidad de células contenidas. en un cuerpo humano (aunque no la mayor masa de células) no son células humanas, sino bacterias que residen en el tracto gastrointestinal humano normal.

Elementos

Los principales elementos que componen el cuerpo humano (incluida el agua).
201 elementos del cuerpo humano.02.svg Elemento Símbolo porcentaje de
masa 		porcentaje de
átomos
Oxígeno O 65,0 24,0
Carbón C 18,5 12,0
Hidrógeno H 9.5 62,0
Nitrógeno norte 3.2 1.1
Calcio California 1,5 0,22
Fósforo PAG 1.0 0,22
Potasio K 0.4 0,03
Azufre S 0,3 0,038
Sodio N / A 0,2 0,037
Cloro Cl 0,2 0,024
Magnesio Mg 0,1 0,015
Todos los otros <0,1 <0,3
Gráficos circulares de la composición típica del cuerpo humano por porcentaje de masa y por porcentaje de composición atómica ( porcentaje atómico ).

Casi el 99% de la masa del cuerpo humano está formada por seis elementos: oxígeno , carbono , hidrógeno , nitrógeno , calcio y fósforo . Solo alrededor del 0,85% se compone de otros cinco elementos: potasio , azufre , sodio , cloro y magnesio . Los 11 son necesarios para la vida. Los elementos restantes son oligoelementos , de los cuales se cree que más de una docena, sobre la base de una buena evidencia, son necesarios para la vida. Toda la masa de los oligoelementos juntos (menos de 10 gramos para un cuerpo humano) no se suma a la masa corporal de magnesio, el menos común de los 11 no oligoelementos.

Otros elementos

No todos los elementos que se encuentran en el cuerpo humano en cantidades mínimas desempeñan un papel en la vida. Se cree que algunos de estos elementos son contaminantes comunes simples sin función (ejemplos: cesio, titanio), mientras que se cree que muchos otros son toxinas activas, dependiendo de la cantidad (cadmio, mercurio, plomo, radiactivos). En los seres humanos, el arsénico es tóxico y sus niveles en alimentos y suplementos dietéticos se controlan de cerca para reducir o eliminar su ingesta.

Es probable que los mamíferos también necesiten algunos elementos (silicio, boro, níquel, vanadio), pero en dosis mucho más pequeñas. El bromo es usado abundantemente por algunos (aunque no todos) organismos inferiores, y de manera oportunista en los eosinófilos en humanos. Un estudio ha indicado que el bromo es necesario para la síntesis de colágeno IV en humanos. Varias plantas usan flúor para fabricar toxinas (ver ese elemento), pero en los seres humanos solo funciona como un agente endurecedor local (tópico) en el esmalte dental, y no en una función biológica esencial.

Lista de composición elemental

Artículo principal: mineral (nutriente)

El cuerpo humano adulto promedio de 70 kg (150 lb) contiene aproximadamente7 × 10 27 átomos y contiene al menos trazas detectables de 60 elementos químicos . Se cree que alrededor de 29 de estos elementos desempeñan un papel activo y positivo en la vida y la salud de los seres humanos.

Las cantidades relativas de cada elemento varían según el individuo, principalmente debido a las diferencias en la proporción de grasa, músculo y hueso en su cuerpo. Las personas con más grasa tendrán una mayor proporción de carbono y una menor proporción de la mayoría de los demás elementos (la proporción de hidrógeno será aproximadamente la misma). Los números de la tabla son promedios de diferentes números informados por diferentes referencias.

El cuerpo humano adulto tiene un promedio de ~ 53% de agua. Esto varía sustancialmente según la edad, el sexo y la adiposidad. En una muestra grande de adultos de todas las edades y ambos sexos, se encontró que la fracción de agua por peso era 48 ± 6% para las hembras y 58 ± 8% de agua para los machos. El agua es ~ 11% de hidrógeno en masa pero ~ 67% de hidrógeno en porcentaje atómico , y estos números, junto con los números de% complementarios para el oxígeno en el agua, son los que más contribuyen a las cifras de masa y composición atómica general. Debido al contenido de agua, el cuerpo humano contiene más oxígeno en masa que cualquier otro elemento, pero más hidrógeno en fracción de átomo que cualquier elemento.

Los elementos que se enumeran a continuación como "Esenciales en los seres humanos" son los enumerados por la Administración de Alimentos y Medicamentos (EE. UU.) Como nutrientes esenciales, así como seis elementos adicionales: oxígeno, carbono, hidrógeno y nitrógeno (los componentes fundamentales de la vida en la Tierra ), azufre (esencial para todas las células) y cobalto (un componente necesario de la vitamina B 12 ). Los elementos enumerados como "Posiblemente" o "Probablemente" esenciales son aquellos citados por el Consejo Nacional de Investigación (Estados Unidos) como beneficiosos para la salud humana y posiblemente o probablemente esenciales.

Número atómico Elemento Fracción de masa Masa (kilogramo) Porcentaje atómico Esencial en humanos Efectos negativos del exceso Grupo
8 Oxígeno 0,65 43 24 Sí (por ejemplo , agua , aceptor de electrones ) Especies de oxígeno reactivas dieciséis
6 Carbón 0,18 dieciséis 12 Sí ( compuestos orgánicos ) 14
1 Hidrógeno 0,10 7 62 Sí (por ejemplo, agua ) 1
7 Nitrógeno 0,03 1.8 1.1 Sí (por ejemplo, ADN y aminoácidos ) 15
20 Calcio 0,014 1.0 0,22 Sí (por ejemplo, Calmodulina e hidroxiapatita en los huesos ) Hipercalcemia 2
15 Fósforo 0,011 0,78 0,22 Sí (por ejemplo, ADN y fosforilación ) Hiperfosfatemia 15
19 Potasio 2,0 × 10 −3 0,14 0.033 Sí (por ejemplo, Na + / K + -ATPase ) Hiperpotasemia 1
dieciséis Azufre 2,5 × 10 −3 0,14 0,038 Sí (por ejemplo , cisteína , metionina , biotina , tiamina ) dieciséis
11 Sodio 1,5 × 10 −3 0,10 0,037 Sí (por ejemplo, Na + / K + -ATPase ) Hipernatremia 1
17 Cloro 1,5 × 10 −3 0,095 0,024 Sí (por ejemplo , ATPasa transportadora de Cl ) 17
12 Magnesio 500 × 10 −6 0,019 0,0070 Sí (por ejemplo, unión a ATP y otros nucleótidos ) Hipermagnesemia 2
26 Hierro * 60 × 10 −6 0,0042 0,00067 Sí (por ejemplo , hemoglobina , citocromos ) Sobrecarga de hierro 8
9 Flúor 37 × 10 −6 0,0026 0,0012 Sí ( AUS , NZ ), No (EE. UU., UE), Quizás ( OMS ) Flúor: altamente tóxico

Fluoruro: tóxico en grandes cantidades.

17
30 Zinc 32 × 10 −6 0,0023 0,00031 Sí (por ejemplo, proteínas de dedos de zinc ) Toxicidad del zinc 12
14 Silicio 20 × 10 −6 0,0010 0,0058 Posiblemente 14
31 Galio 4,9 × 10 −6 ? 0,0007 No 13
37 Rubidio 4,6 × 10 −6 0,00068 0,000033 No 1
38 Estroncio 4,6 × 10 −6 0,00032 0,000033 —— 2
35 Bromo 2,9 × 10 −6 0,00026 0,000030 —— 17
82 Dirigir 1,7 × 10 −6 0,00012 0,0000045 No Envenenamiento por plomo 14
29 Cobre 1 × 10 −6 0,000072 0,0000104 Sí (por ejemplo, proteínas de cobre ) Toxicidad del cobre 11
13 Aluminio 870 × 10 −9 0,000060 0,000015 No tóxico 13
48 Cadmio 720 × 10 −9 0,000050 0,0000045 No tóxico 12
58 Cerio 570 × 10 −9 0,000040 No
56 Bario 310 × 10 −9 0,000022 0,0000012 No tóxico en cantidades más altas 2
50 Estaño 240 × 10 −9 0,000020 6,0 × 10 −7 No 14
53 Yodo 160 × 10 −9 0,000020 7,5 × 10 −7 Sí (por ejemplo , tiroxina , triyodotironina ) 17
22 Titanio 130 × 10 −9 0,000020 No 4
5 Boro 690 × 10 −9 0,000018 0,0000030 Probablemente 13
34 Selenio 190 × 10 −9 0,000015 4,5 × 10 −8 sí Toxicidad del selenio dieciséis
28 Níquel 140 × 10 −9 0,000015 0,0000015 Probablemente tóxico en cantidades más altas 10
24 Cromo 24 × 10 −9 0,000014 8,9 × 10 −8 sí 6
25 Manganeso 170 × 10 −9 0,000012 0,0000015 Sí (por ejemplo, Mn-SOD ) 7
33 Arsénico 260 × 10 −9 0,000007 8,9 × 10 −8 No Envenenamiento por arsénico 15
3 Litio 31 × 10 −9 0,000007 0,0000015 Sí (interrelacionado con las funciones de varias enzimas , hormonas y vitaminas ) Toxicidad del litio 1
80 Mercurio 190 × 10 −9 0,000006 8,9 × 10 −8 No envenenamiento por mercurio 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 Sí (por ejemplo, las oxotransferasas de molibdeno , la xantina oxidasa y la sulfito oxidasa ) 6
32 Germanio 5 × 10 −6 No 14
27 Cobalto 21 × 10 −9 0,000003 3,0 × 10 −7 Sí (cobalamina, B 12 ) 9
44 Rutenio 22 × 10 −9 0,000007 No 8
51 Antimonio 110 × 10 −9 0,000002 No tóxico 15
47 Plata 10 × 10 −9 0,000002 No 11
41 Niobio 1600 × 10 −9 0,0000015 No 5
40 Circonio 6 × 10 −6 0,000001 3,0 × 10 −7 No 4
57 Lantano 1370 × 10 −9 8 × 10 −7 No
52 Telurio 120 × 10 −9 7 × 10 −7 No dieciséis
39 Itrio 6 × 10 −7 No 3
83 Bismuto 5 × 10 −7 No 15
81 Talio 5 × 10 −7 No Altamente toxico 13
49 Indio 4 × 10 −7 No 13
79 Oro 3 × 10 −9 2 × 10 −7 3,0 × 10 −7 No nanopartículas sin recubrimiento posiblemente genotóxicas 11
21 Escandio 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 Posiblemente (factor de crecimiento de osteo-metabolismo (hueso) sugerido) 5
90 Torio 1 × 10 −7 No tóxico, radiactivo
92 Uranio 1 × 10 −7 3,0 × 10 −9 No tóxico, radiactivo
62 Samario 5,0 × 10 −8 No
74 Tungsteno 2,0 × 10 −8 No 6
4 Berilio 3,6 × 10 −8 4,5 × 10 −8 No tóxico en cantidades más altas 2
88 Radio 3 × 10 −14 1 × 10 −17 No tóxico, radiactivo 2

* Hierro = ~ 3 g en machos, ~ 2,3 g en hembras

De los 94 elementos químicos naturales, 61 se enumeran en la tabla anterior. De los 33 restantes, no se sabe cuántos ocurren en el cuerpo humano.

La mayoría de los elementos necesarios para la vida son relativamente comunes en la corteza terrestre . El aluminio , el tercer elemento más común en la corteza terrestre (después del oxígeno y el silicio ), no cumple ninguna función en las células vivas, pero es tóxico en grandes cantidades, según sus formas físicas y químicas y su magnitud, duración, frecuencia de exposición y cómo. fue absorbido por el cuerpo humano. Las transferrinas pueden unir aluminio.

Tabla periódica

Elementos nutricionales en la tabla periódica.
H   Él
Li Ser   B C norte O F Nordeste
N / A Mg   Alabama Si PAG S Cl Arkansas
K California   Carolina del Sur Ti V Cr Minnesota Fe Co Ni Cu Zn Georgia Ge Como Se Br Kr
Rb Sr   Y Zr Nótese bien Mes Tc Ru Rh Pd Ag CD En Sn Sb Te I Xe
Cs Licenciado en Letras * Lu Hf Ejército de reserva W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Correos A Rn
P. Real academia de bellas artes ** Lr Rf Db Sg Bh Hs Monte Ds Rg Cn Nueva Hampshire Florida Mc Lv Ts Og
 
  * La Ce Pr Dakota del Norte Pm Sm UE Di-s Tuberculosis Dy Ho Er Tm Yb
  ** C.A Th Pensilvania U Notario público Pu Soy Cm Bk Cf Es Fm Maryland No
Leyenda:
  Los cuatro elementos orgánicos básicos
  Elementos de cantidad
 Oligoelementos  esenciales
  Considerado oligoelemento esencial por EE. UU., No por la Unión Europea
  Función sugerida por efectos de privación o manejo metabólico activo, pero ninguna función bioquímica claramente identificada en humanos
  Evidencia circunstancial limitada de trazas de beneficios o acción biológica en mamíferos
  No hay evidencia de acción biológica en mamíferos, pero es esencial en algunos organismos inferiores.
(En el caso del lantano, la definición de nutriente esencial como indispensable e insustituible no es completamente aplicable debido a la extrema similitud de los lantánidos . Se sabe que los primeros lantánidos estables hasta Sm estimulan el crecimiento de varios organismos que utilizan lantánidos .)

Moléculas

La composición del cuerpo humano expresada en términos de sustancias químicas:

La composición del cuerpo humano se puede ver a escala atómica y molecular como se muestra en este artículo.

El contenido molecular bruto estimado de una célula humana típica de 20 micrómetros es el siguiente:

Molécula Porcentaje de masa Mol. peso (daltons) Moléculas Porcentaje de moléculas
Agua sesenta y cinco 18 1,74 × 10 14 98,73
Otros inorgánicos 1,5 N / A 1,31 × 10 12 0,74
Lípidos 12 N / A 8,4 × 10 11 0.475
Otros orgánicos 0.4 N / A 7,7 × 10 10 0.044
Proteína 20 N / A 1,9 × 10 10 0,011
ARN 1.0 N / A 5 × 10 7 3 × 10 −5
ADN 0,1 1 × 10 11 46 * 3 × 10 −11

Tejidos

Los principales componentes celulares del cuerpo humano.
Células del cuerpo humano por mass.svg Tipo de célula % masa % conteo de células
Eritrocitos (glóbulos rojos) 4.2 85,0
Células musculares 28,6 0,001
Adipocitos (células grasas) 18,6 0,2
Otras celdas 14.3 14,8
Componentes extracelulares 34,3 -

La composición corporal también se puede expresar en términos de varios tipos de material, como:

Composición por tipo de celda

Artículo principal: Lista de distintos tipos de células en el cuerpo humano adulto.
Artículo principal: Microbioma humano § Números relativos

Hay muchas especies de bacterias y otros microorganismos que viven sobre o dentro del cuerpo humano sano. De hecho, hay aproximadamente tantos microbios como células humanas en el cuerpo humano en número. (mucho menos en masa o volumen). Algunos de estos simbiontes son necesarios para nuestra salud. Aquellos que ni ayudan ni dañan a los humanos se denominan organismos comensales .

Ver también

Referencias