Composición del cuerpo humano

La composición corporal se puede analizar en términos de tipo molecular, por ejemplo, agua, proteína, tejido conectivo, grasas (o lípidos), hidroxilapatita (en los huesos), carbohidratos (como glucógeno y glucosa) y ADN. En términos de tipo de tejido, el cuerpo puede ser analizado en agua, grasa, músculo, hueso, etc. En términos de tipo de célula, el cuerpo contiene cientos de diferentes tipos de células, pero notablemente, el mayor número 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.

Véase también: Peso del cuerpo humano

Elementos

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% está compuesto por otros cinco elementos: potasio, azufre, sodio, cloro y magnesio. Los 11 son necesarios para la vida. Los elementos restantes son elementos traza, de los cuales más de una docena se piensa sobre la base de que una buena evidencia es necesaria 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 elementos no traza.

Otros elementos

No todos los elementos que se encuentran en el cuerpo humano en cantidades traza desempeñan un papel en la vida. Se cree que algunos de estos elementos son simples contaminantes secundarios sin función (ejemplos: cesio, titanio), mientras que otros se consideran tóxicos activos, según la cantidad (cadmio, mercurio, radioactivos). Se debate la posible utilidad y toxicidad de algunos elementos en niveles que normalmente se encuentran en el cuerpo (aluminio). Se han propuesto funciones para trazas de cadmio y plomo, aunque estas son casi ciertamente tóxicas en cantidades mucho mayores que las que se encuentran normalmente en el cuerpo. Existe evidencia de que el arsénico, un elemento que normalmente se considera una toxina en cantidades más altas, es esencial en cantidades de ultratraza, en mamíferos como ratas, hámsteres y cabras.[1]

Algunos elementos (silicio, boro, níquel, vanadio) probablemente también son necesarios para los mamíferos, pero en dosis mucho más pequeñas. El bromo es utilizado abundantemente por algunos organismos (aunque no todos) inferiores, y de manera oportunista en eosinófilos en humanos. Un estudio ha encontrado que el bromo es necesario para la síntesis de colágeno IV en humanos.[2] El flúor es usado por varias plantas para fabricar toxinas, pero en los humanos solo funciona como un agente de endurecimiento local (tópico) en el esmalte dental, y no en un papel biológico esencial[3]

Los principales elementos que componen el cuerpo humano (incluida el agua)
Elemento Símbolo % en masa % atómico
Oxígeno O 65.0 24.0
Carbono C 18.5 12.0
Hidrógeno H 9.5 62.0
Nitrógeno N 3.2 1.1
Calcio Ca 1.5 0.22
Fósforo P 1.0 0.22
Potasio K 0.4 0.03
Azufre S 0.3 0.038
Sodio Na 0.2 0.037
Cloro Cl 0.2 0.024
Magnesio Mg 0.1 0.015
Los oligoelementos incluyen boro (B), cromo (Cr), cobalto, (Co), cobre (Cu), flúor (F), yodo (I), hierro (Fe), manganeso (Mn), molibdeno (Mo), selenio (Se), silicio (Si), estaño (Sn), vanadio (V) y zinc (Zn). <  1.0 < 0.3

Lista de composición elemental
Gráficos circulares de la composición típica del cuerpo humano por porcentaje de masa y por porcentaje de composición atómica (porcentaje atómico).

El promedio de 70 kg (150 lb) del cuerpo humano adulto contiene aproximadamente 7 x 1027 átomos y contiene al menos trazas detectables de 60 elementos químicos.[4] Se cree que alrededor de 29 de estos elementos desempeñan un papel positivo y activo en la vida y la salud de los seres humanos.[5]

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 otros elementos (la proporción de hidrógeno será aproximadamente la misma). Los números en la tabla son promedios de diferentes números reportados por diferentes referencias.

El cuerpo humano adulto tiene un promedio de ~53% de agua.[6] Esto varía sustancialmente por edad, sexo y adiposidad. En una muestra grande de adultos de todas las edades y ambos sexos, se encontró que la cifra de fracción de agua en peso era de 48 ± 6% para las mujeres y de 58 ± 8% de agua para los hombres.[7] El agua es ~11% de hidrógeno en masa, pero ~67% de hidrógeno en porcentaje atómico, y estos números, junto con los porcentajes complementarios de oxígeno en agua, son los que más contribuyen a las cifras globales de masa y composición atómica. Debido al contenido de agua, el cuerpo humano contiene más oxígeno en masa que cualquier otro elemento, pero más hidrógeno por fracción atómica que cualquier otro elemento.

Los elementos enumerados a continuación como "Esenciales en los seres humanos" son aquellos enumerados por la Administración de Medicamentos y Alimentos (EE. UU.) como nutrientes esenciales,[8] así como seis elementos adicionales: oxígeno, carbono, hidrógeno y nitrógeno (los componentes fundamentales de vida en la Tierra), azufre (esencial para todas las células) y cobalto (un componente necesario de la vitamina B12). 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 posiblemente esenciales.[9]

Número atómico Elemento Fracción en masa[10][11][12][13][14][15] Masa

(mg)[16]

 Porcentaje atómico Esencial en humanos[17] Efectos negativos en exceso Grupo
8 Oxígeno 0.65 43000000 24 Sí (p. ej. agua, aceptor de electrón)[18] Especies de oxígeno reactivos 16
6 Carbono 0.18 16000000 12 Sí[18] (compuestos orgánicos) 14
1 Hidrógeno 0.10 7000000 62 Sí[18] (p. ej. agua) 1
7 Nitrógeno 0.03 1800000 1.1 Sí[18] (p. ej. ADN y aminoácidos) 15
20 Calcio 0.014 1000000 0.22 Sí[18][19][20] (p. ej. Calmodulina y la Hidroxiapatita en los huesos) 2
15 Fósforo 0.011 780000 0.22 Sí[18][19][20] (p. ej. ADN y fosforilación) Alótropo blanco altamente tóxico 15
19 Potasio 2.0 x 10-3 140000 0.033 Sí[18][19] (p. ej. Na+/K+-ATP) 1
16 Azufre 2.5 x 10-3 140000 0.038 Sí[18] (p. ej. Cisteína, Metionina, Biotina, Tiamina) 16
11 Sodio 1.5 x 10-3 100000 0.037 Sí[19] (p. ej. Na+/K+-ATPase) 1
17 Cloro 1.5 x 10-3 95000 0.024 Sí[19][20] (p. ej. Cl-Transportando ATPase) 17
12 Magnesio 500 x 10-6 19000 0.0070 Sí[19][20] (p. ej. unido al ATP y otros nucleótidos) 2
26 Hierro* 60 x 10-6 4200 0.00067 Sí[19][20] (p. ej. Hemoglobina, Citocromos) 8
9 Flúor 37 x 10-6 2600 0.0012 Sí (AUS, NZ), no (EE. UU., UE), quizás (OMS)[21][22][23][24] tóxico en cantidades altas 17
30 Zinc 32 x 10-6 2300 0.00031 Sí[19][20] (p. ej. Proteínas de dedo del zinc) 12
14 Silicio 20 x 10-6 1000 0.0058 Posiblemente[9] 14
37 Rubidio 4.6 x 10-6 680 0.000033 No 1
38 Estroncio 4.6 x 10-6 320 0.000033 —— 2
35 Bromo 2.9 x 10-6 260 0.000030 —— 17
82 Plomo 1.7 x 10-6 120 0.0000045 No Tóxico 14
29 Cobre 1 x 10-6 72 0.0000104 Sí[19][20] (p. ej. cupoproteínas) 11
13 Aluminio 870 x 10-9 60 0.000015 No 13
48 Cadmio 720 x 10-9 50 0.0000045 No Tóxico 12
58 Cerio 570 x 10-9 40 No
56 Bario 310 x 10-9 22 0.0000012 No Tóxico en cantidades más altas 2
50 Estaño 240 x 10-9 20 6.0 x 10-7 No 14
53 Yodo 160 x 10-9 20 7.5 x 10-7 Sí[19][20] (p. ej. tiroxina, triyodotironina) 17
22 Titanio 130 x 10-9 20 No 4
5 Boro 690 x 10-9 18 0.0000030 Probablemente[9][25] 13
34 Selenio 190 x 10-9 15 4.5 x 10-8 Sí[19][20] Tóxico en cantidades más altas 16
28 Níquel 140 x 10-9 15 0.0000015 Probablemente[9][25] Tóxico en cantidades más altas 10
24 Cromo 24 x 10-9 14 8.9 x 10-8 Sí[19][20] 6
25 Manganeso 170 x 10-9 12 0.0000015 Sí[19][20] (p. ej. Mn-DOE) 7
33 Arsénico 260 x 10-9 7 8.9 x 10-8 Posiblemente[1][9] Tóxico en cantidades más altas 15
3 Litio 31 x 10-9 7 0.0000015 Sí (intercorrelacionado con las funciones de varias enzimas, hormonas y vitaminas) Tóxico en cantidades más altas 1
80 Mercurio 190 x 10-9 6 8.9 x 10-8 No tóxico 12
55 Cesio 21 x 10-9 6 1.0 x 10-7 No 1
42 Molibdeno 130 x 10-9 5 4.5 x 10-8 Sí[19][20] (p. ej. molibdeno oxotransferasas, xantina oxidasa y sulfito oxidasa) 6
32 Germanio 5 No 14
27 Cobalto 21 x 10-9 3 3.0 x 10-7 Sí (cobalamin, B12)[26][27] 9
51 Antimonio 110 x 10-9 2 No tóxico 15
47 Plata 10 x 10-9 2 No 11
41 Niobio 1600 x 10-9 1.5 No 5
40 Circonio 6 x 10-6 1 3.0 x 10-7 No 4
57 Lantano 1370 x 10-9 0.8 No
52 Telurio 120 x 10-9 0.7 No 16
31 Galio 0.7 No 13
39 Itrio 0.6 No 3
83 Bismuto 0.5 No 15
81 Talio 0.5 No altamente tóxico 13
49 Indio 0.4 No 13
79 Oro 3 x 10-9 0.2 3 x 10-7 No Nanopartículas sin recubrimiento posiblemente genotóxicas[28][29][30] 11
21 Escandio 0.2 No 3
73 Tántalo 0.2 No 5
23 Vanadio 260 x 10-9 0.11 1.2 x 10-8 Posiblemente[9] (factor de crecimiento óseo) 5
90 Torio 0.1 No tóxico, radioactivo
92 Uranio 0.1 3.0 x 10-9 No tóxico, radioactivo
62 Samario 0.05 No
74 Tungsteno 0.02 No 6
4 Berilio 0.036 4.5 x 10-8 No tóxico en cantidades más altas 2
88 Radio 0.00000003 1 x 10-17 No tóxico, radioactivo 2

* Hierro = ~ 3 g en hombres, ~ 2.3 g en mujeres

De los 94 elementos químicos naturales, 60 se enumeran en la tabla anterior. De los 34 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 tiene ninguna función en las células vivas, pero es dañino en grandes cantidades. Las transferinas pueden unirse al aluminio.[31]


Tabla periódica
Elementos nutricionales en la tabla periódica[32]
H He
LiBe BCNOFNe
NaMg AlSiPSClAr
KCaSc TiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr
RbSrY ZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe
CsBaLa*HfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn
FrRaAc**RfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg
 
 *CePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu
 **ThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr
     Los cuatro elementos orgánicos básicos
     Elementos secundarios
      Oligoelementos
     Considerado elemento traza esencial por los Estados Unidos, no por la Unión Europea
     Función sugerida por efectos de privación o manejo metabólico activo, pero no función bioquímica claramente identificada en humanos
     Evidencia circunstancial limitada de beneficios traza 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 un nutriente esencial como indispensable e insustituible no es completamente aplicable debido a la extrema similitud del lantánido. Así, Ce, Pr y Nd pueden ser sustituidos por La sin efectos nocivos para los organismos que utilizan La, y Sm, Eu y Gd más pequeños también pueden ser sustituidos de manera similar pero causan un crecimiento más lento)[33]

Moléculas

La composición del cuerpo humano se expresa en términos de productos químicos:

La composición del cuerpo humano se puede ver en una 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:[35]

Molécula Porcentaje

en masa

 Peso molecular

(daltons)

 Moléculas Porcentaje

molecular

Agua 65 18 1.74 x 1014 98.73
Otros inorgánicos 1.5 N/A 1.31 x 1012 0.74
Lípidos 12 N/A 8.4 x 1011 0.475
Otros orgánicos 0.4 N/A 7.7 x 1010 0.044
Proteína 20 N/A 1.9 x 1010 0.011
ARN 1.0 N/A 5 x 107 3 x 10-5
ADN 0.1 1 x 1011 46 * 3 x 10-11

Tejidos

La composición corporal también puede expresarse en términos de diversos tipos de material, tales como:

Composición por tipo de célula

Hay muchas especies de bacterias y otros microorganismos que viven en o dentro del cuerpo humano sano. De hecho, el 90% de las células en (o en) un cuerpo humano son microbios, en número[36][37] (mucho menos por masa o volumen). Algunos de estos simbiontes son necesarios para nuestra salud. Aquellos que ni ayudan ni dañan a los humanos se llaman organismos comensales.

Véase también

Referencias
  1. Anke M. "Arsénico". En: Mertz W. ed., Trace elements in Human and Animal Nutrition , 5ª ed. Orlando, FL: Academic Press, 1986, 347-372; Uthus EO, "Evidencia de la esencialidad arsenical", Environmental Geochemistry and Health , 1992, 14: 54-56; Uthus EO, esencialidad del arsénico y factores que afectan su importancia. En: Chappell WR, Abernathy CO, ediciones Cothern CR, Arsenic Exposure and Health . Northwood, Reino Unido: Science and Technology Letters, 1994, 199-208.
  2. McCall, A. Scott; Cummings, Christopher F.; Bhave, Gautam; Vanacore, Roberto; Page-McCaw, Andrea; Hudson, Billy G. (2014-06). «Bromine Is an Essential Trace Element for Assembly of Collagen IV Scaffolds in Tissue Development and Architecture». Cell (en inglés) 157 (6): 1380-1392. doi:10.1016/j.cell.2014.05.009.
  3. Nelson, David L. (David Lee), 1942-; Lehninger, Albert L. (2013). Lehninger principles of biochemistry (6th ed edición). W.H. Freeman and Company. ISBN 978-1-4292-3414-6. OCLC 824794893.
  4. «Questions and Answers - How many atoms are in the human body?». education.jlab.org.
  5. "Ultramarza minerales". Autores: Nielsen, Forrest H. USDA, ARS Fuente: Nutrición moderna en salud y enfermedades / editores, Maurice E. Shils ... et al .. Baltimore  : Williams & Wilkins, c. 1999, p. 283-303. Fecha de emisión: URI 1999:
  6. Use WP: CALC para la media de las medias para hombres y mujeres, ya que los dos grupos son de aproximadamente el mismo tamaño
  7. Ver tabla 1. aquí.
  8. "Guía para la industria: una guía de etiquetado de alimentos 14. Apéndice F"
  9. Institute of Medicine (29 de septiembre de 2006). Dietary Reference Intakes: The Essential Guide to Nutrient Requirements. National Academies Press. pp. 313-19, 415-22. ISBN 978-0-309-15742-1. Consultado el 21 de junio de 2016.
  10. Thomas J. Glover, comp., Pocket Ref, 3rd ed. (Littleton: Sequoia, 2003), p. 324 (LCCN 2002091021), which in
  11. La vuelta cita Geigy Mesas Científicas, Ciba-Geigy Limitados, Basel, Suiza, 1984.
  12. Chang, Raymond (2007). Chemistry, Ninth Edition. McGraw-Hill. p. 52. ISBN 0-07-110595-6.
  13. "Composición elemental del Cuerpo Humano Archivado el 18 de diciembre de 2018 en Wayback Machine." por Ed Uthman, MD Recuperó 17 junio 2016
  14. Frausto Da Silva, J. J. R; Williams, R. J. P (16 de agosto de 2001). The Biological Chemistry of the Elements: The Inorganic Chemistry of Life. ISBN 9780198508489.
  15. Zumdahl, Steven S. and Susan A. (2000). Chemistry, Fifth Edition. Houghton Mifflin Company. p. 894. ISBN 0-395-98581-1.)
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  17. Neilsen, citó
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  20. Código de Controles Federales, Título 21: Alimentario y Fármacos, Ch 1, subchapter B, Parte 101, Subpart Un, §101.9(c)(8)(iv)
  21. Salud Nacional australiana y Consejo de Búsqueda Médica (NHMRC) y Ministerio de Nueva Zelanda de Salud (MoH)
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