Какие элементы содержаться в организме человека

Эта статья — о человеческом теле в целом. О системах органов человеческого тела см. Нормальная анатомия человека.

Человеческое тело — физическая структура человека, человеческий организм. Тело человека образовано клетками различных типов, характерным образом организующихся в ткани, которые формируют органы, заполняют пространство между ними или покрывают снаружи. Тело взрослого человека образуют около тридцати триллионов клеток. Клетки окружены межклеточным веществом, обеспечивающим их механическую поддержку и осуществляющим транспорт химических веществ.

В теле человека различают голову, шею, туловище, верхние и нижние конечности.

Анатомия, морфология и эмбриология[править | править код]

Нормальная анатомия человека[править | править код]

Система органов человека — совокупность органов человека, объединённых пространственно, имеющих общий план строения, общее происхождение и выполняющих единые функции.

В организме человека выделяют костную, мышечную, нервную, сердечно-сосудистую, дыхательную, пищеварительную, выделительную, репродуктивную, эндокринную, иммунную и покровную системы.

Масса органов человека[править | править код]

Следующие средние показатели указаны для человека возрастом 20 — 30 лет, с длиной тела 170 см, массой 70 кг и площадью тела 1,8 кв. м.

Если полная масса тела равна 70 кг, то отдельные органы будут весить:

• Мышцы: 30 кг = 43 % массы тела
• Скелет без костного мозга: 7 кг = 10 %
• Кожа и подкожная клетчатка: 6,1 кг = 8,7 %
• Кровь: 5,4 кг = 7,7 %
• Пищеварительный тракт: 2,0 кг = 2,9 %
• Печень: 1,7 кг = 2,4 %
• Красный костный мозг: 1,5 кг = 2,1 %
• Головной мозг: 1,3 кг = 1,8 %
• Оба лёгких: 1,0 кг = 1,4 %
• Сердце: 0,3 кг = 0,43 %
• Обе почки: 0,3 кг = 0,43 %
• Щитовидная железа: 0,02 кг = 0,03 %
• Селезёнка: 0,18 кг = 0,26 %

Телосложение[править | править код]

Средняя длина тела взрослого мужчины (в развитых странах), составляет около 1,7—1,8 м, длина тела взрослой женщины примерно 1,6—1,7 м. Эта величина определяется генетической предрасположенностью, характером питания, физической активностью и факторами внешней среды. С момента рождения особенности питания, физическая активность и другие факторы обеспечивают определённую коррекцию фенотипа.

Ткани человеческого тела[править | править код]

Эмбриологически все ткани человеческого тела происходят из трёх зародышевых листков — энтодермы, мезодермы и эктодермы. В организме человека, как и животных, различают четыре группы тканей — эпителиальную, соединительную, нервную и мышечную.

Эпителиальная ткань — слой клеток, выстилающий поверхность и полости тела, формирующий большинство желёз организма, внутренний слой желудочно-кишечного тракта, дыхательной системы, мочеполовых путей, кровеносных сосудов и т. д. Различают однослойный и многослойный эпителий (имеющие несколько морфологических типов), а также переходный эпителий.

Соединительная ткань выполняет опорную, защитную и трофическую функции. Состоит из внеклеточного матрикса и клеток соединительной ткани. Различают костную и хрящевую (гиалиновую, эластическую и волокнистую) ткани, кровь и лимфу, собственно соединительную ткань (рыхлая волокнистая, плотная волокнистая, ретикулярная), жировую ткань.

Нервная ткань — ткань эктодермального происхождения, представляет собой систему специализированных структур, образующих основу нервной системы и создающих условия для реализации её функций. Нервная ткань осуществляет связь организма с окружающей средой, восприятие и преобразование раздражителей в нервный импульс и передачу его к эффектору. Нервная ткань состоит из нейронов, выполняющих основную функцию, и нейроглии, обеспечивающей специфическое микроокружение для нейронов.

Мышечная ткань — ткань, обладающая свойствами возбудимости, проводимости и сократимости, способствуя изменению положения в пространстве частей тела, а также формы и объёма органов. Различают скелетную, сердечную (поперечно-полосатые) и гладкую мышечную ткань.

Биологически значимые элементы[править | править код]

Тело человека состоит в среднем на 60 % из воды, на 34 % из органических веществ, на 6 % — из неорганических (для разного возраста приводимые отношения меняются). Основными химическими элементами, формирующими органические вещества, являются углерод (~18 %), кислород (~65 %), водород (~10 %) и азот (~3 %), помимо этого, в состав органических веществ входят фосфор (~1 %) и сера (~0,25 %). В состав неорганических веществ тела человека входят 22 обязательных химических элемента — кальций, фосфор, кислород, натрий, магний, сера, бор, хлор, калий, ванадий, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, молибден, хром, кремний, йод, фтор, селен.

Данные химические элементы разделяют на макроэлементы (массовая доля элемента в организме превышает 10−2%), микроэлементы (10−3—10−5%) и ультрамикроэлементы (ниже 10−5%)[1].

Физиология[править | править код]

См. также[править | править код]

• Анатомия животных

Примечания[править | править код]

Биологически значимые элементы (в противоположность биологически инертным элементам) — химические элементы, необходимые живым организмам для обеспечения нормальной жизнедеятельности.

Элементы, обеспечивающие жизнедеятельность организма, классифицируют по разным признакам — содержанию в организме, степени необходимости, биологической роли, тканевой специфичности и др[1]. По содержанию в теле человека и других млекопитающих элементы делят на

• макроэлементы (сотые доли процента и более);
• микроэлементы (от стотысячных до тысячных долей процента);
• ультрамикроэлементы (миллионные доли процента и менее)[1][2][3][4].

Некоторые авторы проводят границы между этими типами по другим значениям концентрации[5][6]. Иногда ультрамикроэлементы не отделяют от микроэлементов[5].

Макроэлементы[править | править код]

Эти элементы слагают основу плоти живых организмов.

Органогенные элементы[править | править код]

Львиную долю массы клетки составляют 4 элемента[7] (указано их содержание в теле человека)[8]:

• Кислород — 65 %;
• Углерод — 18 %;
• Водород — 10 %;
• Азот — 3 %.

Эти макроэлементы называют органогенными элементами[комм. 1] или макронутриентами (англ. macronutrient)[комм. 2]. Преимущественно из них построены белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты и многие другие органические вещества. Иногда эти четыре элемента обозначают акронимом CHNO, состоящим из их обозначений в таблице Менделеева.

Другие макроэлементы[править | править код]

Ниже перечислены другие макроэлементы[1] и их содержание в теле человека[8].

• Калий — 0,35 %
• Кальций — 2 %
• Магний — 0,05 %
• Натрий — 0,15 %
• Сера — 0,25 %
• Фосфор — 1,1 %
• Хлор — 0,15 %

Микроэлементы[править | править код]

Термин «микроэлементы» получил особое распространение в медицинской, биологической и сельскохозяйственной научной литературе в середине XX века. В частности, для агрономов стало очевидным, что даже достаточное количество «макроэлементов» в удобрениях (троица NPK — азот, фосфор, калий) не обеспечивает нормального развития растений.

Содержание микроэлементов в организме мало, но они участвуют в биохимических процессах и необходимы живым организмам. Поддержание их содержания в тканях на физиологическом уровне необходимо для поддержания постоянства внутренней среды (гомеостаза) организма.

Основные микроэлементы[править | править код]

Необходимыми для жизнедеятельности растений, животных и человека считаются более 30 микроэлементов. Среди них (в алфавитном порядке):

Чем меньше концентрация элемента в организме, тем труднее установить его биологическую роль, идентифицировать соединения, в образовании которых он принимает участие. К числу несомненно важных относят бор, ванадий, кремний и др.

Биогенные элементы[править | править код]

Биогенными называют все элементы, постоянно присутствующие в живых организмах и играющие какую-либо биологическую роль, в первую очередь O, C, H, Ca, N, K, P, Mg, S, Cl, Na, Fe[12].

Совместимость[править | править код]

При усвоении организмом витаминов, микроэлементов и макроэлементов возможен антагонизм (отрицательное взаимодействие) или синергизм (положительное взаимодействие) между разными компонентами.

Недостаток минеральных веществ в организме[править | править код]

Основные причины, вызывающие недостаток минеральных веществ:

• Неправильное или однообразное питание, некачественная питьевая вода.
• Геологические особенности различных регионов Земли — эндемические (неблагоприятные) районы (см. Эндемические заболевания).
• Большая потеря минеральных веществ по причине кровотечений, болезнь Крона, язвенный колит.
• Употребление алкоголя и некоторых лекарственных средств, связывающих микроэлементы или вызывающих их потерю организмом.

Использование термина «минерал» по отношению к биологически значимым элементам[править | править код]

Микро- и макроэлементы попадают в организм главным образом с пищей. Для их обозначения в английском языке существует термин dietary mineral.

В конце XX века российские производители некоторых лекарственных препаратов и биологически активных добавок стали использовать для обозначения макро- и микроэлементов термин «минерал». С научной точки зрения такое употребление этого термина является неправильным, так как он означает только геологическое природное тело с кристаллической структурой. Тем не менее производители т. н. «биологических добавок» стали называть свою продукцию витаминно-минеральными комплексами, имея в виду минеральные добавки к витаминам.

См. также[править | править код]

• Химический состав клетки
• Рекомендуемая суточная норма потребления
• Незаменимые пищевые вещества
• Биофортификация

Примечания[править | править код]

Комментарии

Источники

Литература[править | править код]

• Ultratrace minerals. Authors: Nielsen, Forrest H. USDA, ARS Source: Modern nutrition in health and disease / editors, Maurice E. Shils … et al.. Baltimore: Williams & Wilkins, c 1999., p. 283—303. Issue Date: 1999.
• Авцын А. П., Жаворонков А. А., Риш М. А., Строчкова Л. С. Микроэлементозы человека. — М.: Медицина, 1991. — С. 16. — 496 с. — ISBN 5-225-02128-X.
• Скальный А. В., Рудаков И. А. Биоэлементы в медицине. — Оникс 21 век, Мир, 2004. — С. 18—19. — 272 с. — ISBN 5-329-00930-8.

Незамени́мые пищевы́е вещества́ (эссенциальные пищевые вещества) — это вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности человека или животного, но не синтезируемые его организмом или синтезируемые в недостаточном количестве. Получить незаменимые вещества (например, ниацин или холин) человек или животное может только с пищей[1][2][3].

Необходимые для человека вещества и факторы, которые обычно не считают пищевыми[править | править код]

• Кислород.
• Вода.
• Солнечный свет (для синтеза витамина D)[4][5].

Перечень незаменимых пищевых веществ[править | править код]

Незаменимые пищевые вещества различны для разных видов живых организмов. Например, большинство видов млекопитающих способно синтезировать в организме аскорбиновую кислоту, полностью покрывая потребности метаболизма в ней без внешних дополнительных источников. Следовательно, она не считается незаменимой для этих животных. Но она является незаменимым элементом в пище людей, которые нуждаются во внешних источниках аскорбиновой кислоты (в контексте питания известной как витамин C).

Потребности организма человека колеблются широко. Так, человек массой 70 кг содержит 1,0 кг кальция, но только 3 мг кобальта[2][6]. Многие незаменимые пищевые вещества при приёме в чрезмерных количествах токсичны, что приводит к возникновению патологического состояния (например, гипервитаминоза). Другие же можно потреблять без видимого вреда в количествах, намного больших, чем в типичном суточном рационе. Дважды Нобелевский лауреат Лайнус Полинг о витамине B3 (известном также как ниацин и ниацинамид) как-то сказал: «Меня ошеломила его очень низкая токсичность при том, что он оказывает такое значительное физиологическое влияние. Ежедневный приём крошечной малости, 5 мг, достаточен для того, чтобы сохранить жизнь умирающему от пеллагры, но у него нет токсичности в количествах в десятки тысяч раз больших, которые [иногда] можно принять без вреда»[7]

К незаменимым пищевым веществам для человека относят следующие четыре категории:[3]

Незаменимые жирные кислоты[править | править код]

• α-линоленовая кислота (омега-3 жирная кислота с кратчайшей цепочкой),
• линолевая кислота (омега-6 жирная кислота с кратчайшей цепочкой).

Незаменимые аминокислоты для взрослых людей[править | править код]

• изолейцин,
• лизин,
• лейцин,
• метионин,
• фенилаланин,
• треонин,
• триптофан,
• валин.
• гистидин.

Незаменимые аминокислоты для детей, не для взрослых[править | править код]

• аргинин.

Витамины[править | править код]

• холин (витамин B4),
• фолат (фолиевая кислота, витамин B9, витамин M),
• ниацин (витамин B3, витамин P, витамин PP),
• пантотеновая кислота (витамин B5),
• рибофлавин (витамин B2, витамин G),
• тиамин (витамин B1),
• витамин A (ретинол),
• витамин B6 (пиридоксин, пиридоксамин или пиридоксаль),
• витамин B12 (кобаламин),
• витамин C (аскорбиновая кислота),
• витамин D (эргокальциферол или холекальциферол),
• витамин E (токоферол),
• витамин K (нафтохиноны).

Незаменимые минеральные соли[править | править код]

Минеральные соли в составе пищи — это химические элементы, которые должны содержаться в пище живых организмов помимо четырёх основных химических элементов: углерода, водорода, азота и кислорода, присутствующих в обычных органических молекулах[8]. Термин «минеральные соли» подчёркивает именно ионное состояние этих элементов, а не нахождение их в форме химических соединений или природных ископаемых минералов[9].

Важность получения «минеральных солей» с пищей вызвана тем фактом, что эти элементы входят в состав ферментов и других необходимых организму веществ — участников биохимических реакций[10]. Следовательно, для сохранения оптимального здоровья требуются соответствующие уровни потребления определённых химических элементов.

По мнению специалистов по питанию, эти требования удовлетворяются просто обычным сбалансированным суточным рационом. Иногда рекомендуется потребление минеральных солей в составе определённых продуктов, богатых требуемыми элементами, в других случаях минеральные соли поступают в организм в виде добавок к пище — наиболее часто это йод в йодированной соли[3][11].

Точное количество незаменимых солей неизвестно. Некоторые авторы утверждают, что для поддержания биохимических процессов человека требуется шестнадцать элементов, играющих структурные и функциональные роли в организме[12]. Иногда делают различие между этой категорией и более общим понятием микроэлементов в составе пищи. Большинство незаменимых минеральных солей имеет относительно низкий атомный вес. Следующие химические элементы играют доказанные важные роли в биологических процессах:

Другие химические элементы с предполагаемой или известной ролью в здоровье человека[править | править код]

В различное время в отношении многих элементов предполагали роль в сохранении здоровья человека, заявлялось также и об их необходимости. Ни для одного из этих элементов не идентифицирован специфический белок или комплекс, и обычно такие притязания не подтверждались. Явным и точным доказательством биологического эффекта служит характеристика биомолекулы, содержащей этот микроэлемент, с идентифицируемой и проверяемой метаболической функцией[21]. Для элементов, присутствующих в следовых количествах, выделение и изучение таких молекул сопряжено с огромными трудностями в связи с их низкой концентрацией. С другой стороны, недостаточность этих микроэлементов трудно воспроизвести, так как они постоянно присутствуют в окружающей среде и организме, что вызывает сложности с доказательством биологического эффекта их отсутствия[10].

• Сера (S) выступает во многих ролях[22]. Требуются относительно высокие количества её, но рекомендуемой суточной потребности нет,[23] поскольку сера входит в состав аминокислот и, следовательно, её количество будет адекватным в любом рационе, содержащем достаточное количество белка.
• Кобальт (Co) (как часть витамина B12). Для синтеза витамина B12 требуется кобальт, но по причине того, что в человеческом организме этот витамин не синтезируется (его производят бактерии), обычно рассматривается недостаточность витамина B12, а не собственно недостаточность кобальта.
• Хром (Cr)[24]. Иногда хром описывается как необходимый элемент[25][26]. Он подозревается в участии в углеводном обмене человека, что привело к возникновению рынка биологически активной добавки хрома пиколината, но решающего биохимического доказательства его физиологической функции не представлено[27].
• Фтор описан как условно необходимый, его классификация зависит от важности, придаваемой предупреждению кариеса и остеопороза[28].[29]
• Есть исследования, подтверждающие необходимость никеля (Ni),[30] но до настоящего времени не выработано рекомендуемой суточной потребности[24].
• Значение мышьяка (As), бора (B), брома, кадмия, кремния (Si)[24], вольфрама и ванадия установлено, по крайней мере, по специализированным биохимическим ролям структурных или функциональных кофакторов у других организмов. Похоже, что эти микроэлементы не являются необходимыми для человека.

Примечание[править | править код]