Ποια στοιχεία υπάρχουν στο ανθρώπινο σώμα;

Το ανθρώπινο σώμα αποτελείται από 60 διαφορετικά στοιχεία, όπως οξυγόνο, άνθρακας, υδρογόνο, άζωτο, ασβέστιο, φώσφορος, κάλιο, θείο, νάτριο, χλώριο, μαγνήσιο και 49 άλλα στοιχεία σε ιχνοστοιχεία.

Το ανθρώπινο σώμα είναι ένα περίπλοκο έργο τέχνης που αποτελείται από ένα πλήθος ατόμων, περίπου 7 × 1027 άτομα, για να είμαστε πιο ακριβείς. Σε περίπτωση που ήσασταν περίεργοι, αυτός ο αριθμός θα διαβαζόταν ως 7 δισεκατομμύρια δισεκατομμύρια δισεκατομμύρια.

Ωστόσο, δεν είναι όλα αυτά τα άτομα ίδια. Από τα 118 γνωστά στοιχεία, τα 94 εμφανίζονται φυσικά και το ανθρώπινο σώμα περιλαμβάνει 60 από αυτά τα φυσικά στοιχεία (Πηγή).

Με βάση τον αριθμό των ατόμων και τη συμβολή τους στο συνολικό βάρος του ανθρώπινου σώματος, τα στοιχεία μπορούν να χωριστούν σε τρεις ομάδες:τα κύρια στοιχεία, τα δευτερεύοντα στοιχεία και τα ιχνοστοιχεία.

Τα κύρια στοιχεία, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι αυτά που είναι πιο απαραίτητα για την ανθρώπινη ζωή και τα πιο άφθονα, ακολουθούμενα σε όγκο από τα δευτερεύοντα στοιχεία. Ωστόσο, όσον αφορά τα ιχνοστοιχεία, δεν είναι γνωστό ότι εμπλέκονται όλα στη λειτουργία του ανθρώπινου σώματος.

Κύρια στοιχεία

Τα τέσσερα κύρια στοιχεία στο ανθρώπινο σώμα είναι οξυγόνο, υδρογόνο, άνθρακας και άζωτο.

Περίπου το 60% του ανθρώπινου σώματος αποτελείται από νερό. Επομένως, δεν πρέπει να προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι το οξυγόνο και το υδρογόνο, τα δύο στοιχεία που αποτελούν το νερό, είναι μερικά από τα πιο άφθονα στοιχεία στο ανθρώπινο σώμα. Το οξυγόνο είναι το πιο άφθονο, ενώ το υδρογόνο καταλαμβάνει την τρίτη θέση στη λίστα.

Το νερό (H2O) αποτελείται από δύο μέρη υδρογόνου και ένα μέρος οξυγόνου. Το υδρογόνο, λοιπόν, απολαμβάνει μεγαλύτερο ατομικό ποσοστό από το οξυγόνο και κάθε άλλο στοιχείο στο ανθρώπινο σώμα. Ωστόσο, λαμβάνοντας υπόψη ότι το οξυγόνο είναι το βαρύτερο στοιχείο (το ατομικό βάρος του οξυγόνου είναι 16,00 amu ή 2,6 x 10-23 γραμμάρια), συμβάλλει τα μέγιστα στο συνολικό βάρος ενός ανθρώπου.

Για έναν μέσο άνθρωπο που ζυγίζει περίπου 70 κιλά, το οξυγόνο από μόνο του συνεισφέρει 43 κιλά (65% του συνολικού σωματικού βάρους), ενώ το υδρογόνο έρχεται στα 7 κιλά (10% του συνολικού σωματικού βάρους). Όσον αφορά τον αριθμό των ατόμων, το υδρογόνο υπερτερεί όλων των στοιχείων, με συνολικό ατομικό ποσοστό 62%, ακολουθούμενο από το οξυγόνο στο 24%.

Τα τέσσερα κύρια στοιχεία, οξυγόνο, υδρογόνο, άνθρακας &άζωτο, ευθύνονται για το 96% περίπου της μάζας του ανθρώπινου σώματος! (Φωτογραφία:eenoki/Shutterstock)

Το οξυγόνο, με τη μορφή νερού, βοηθά στη ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματός μας και της οσμωτικής πίεσης, ενώ το μοριακό οξυγόνο (που εισπνέουμε) παίζει ζωτικό ρόλο στη μετατροπή της γλυκόζης σε μόρια ATP. Το οξυγόνο είναι επίσης συστατικό και των τεσσάρων κύριων οργανικών ενώσεων (πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λιπίδια και νουκλεϊκά οξέα) που βρίσκονται στο ανθρώπινο σώμα. Ωστόσο, το πολύ οξυγόνο μπορεί να αποδειχθεί επιβλαβές για το ανθρώπινο σώμα. Όπως το οξυγόνο, το υδρογόνο υπάρχει κυρίως με τη μορφή νερού και βρίσκεται σε κάθε οργανική ένωση.

Ο άνθρακας, το κεντρικό στοιχείο των οργανικών ενώσεων, είναι το δεύτερο πιο άφθονο στοιχείο στο ανθρώπινο σώμα και συνεισφέρει περίπου το 18% του συνολικού σωματικού βάρους. Ο άνθρακας είναι το πρωταρχικό στοιχείο για όλη τη ζωή στη Γη και βρίσκεται στη βάση όλων των οργανικών ενώσεων.

Έρχεται μετά τον άνθρακα και τέταρτο στη λίστα με την αφθονία είναι το άζωτο. Αυτό το στοιχείο είναι υπεύθυνο για το 3% του συνολικού σωματικού βάρους ενός ανθρώπου. Το άζωτο είναι το πιο άφθονο στοιχείο στην ατμόσφαιρα της Γης και εισχωρεί κρυφά στο σώμα μας μαζί με το οξυγόνο με κάθε αναπνοή που παίρνουμε. Ωστόσο, το ανθρώπινο σώμα δεν έχει καμία χρησιμότητα για το άζωτο στην αέρια του κατάσταση και ως εκ τούτου το εκπνέει αμέσως, αλλά δέχεται άζωτο από τις τροφές. Το στοιχείο είναι ένα σημαντικό συστατικό αμινοξέων (τα οποία χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πρωτεϊνών) και νουκλεϊκών οξέων όπως το DNA και το RNA (γενετικό υλικό).

Δευτερεύοντα στοιχεία

Τα δευτερεύοντα στοιχεία περιλαμβάνουν ασβέστιο, φώσφορο, κάλιο, θείο, νάτριο, χλώριο και μαγνήσιο.

Εν μέρει χάρη στις διαφημίσεις σε σκόνη ασβεστίου, ίσως γνωρίζετε ήδη ότι τα ανθρώπινα οστά αποτελούνται κυρίως από ασβέστιο. Το ασβέστιο είναι το πέμπτο πιο άφθονο στοιχείο και το πιο άφθονο μεταλλικό στοιχείο στο ανθρώπινο σώμα. Αντιπροσωπεύει περίπου το 1,5% του συνολικού σωματικού βάρους. Ενώ το 99% του ασβεστίου βρίσκεται στα οστά και τα δόντια (σε ενώσεις όπως ο υδροξυαπατίτης), το στοιχείο παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στη συστολή των μυών και στη ρύθμιση των πρωτεϊνών.

Ο φώσφορος ακολουθεί το ασβέστιο κατά τη σειρά της αφθονίας (1% του συνολικού σωματικού βάρους) στο ανθρώπινο σώμα. Βρίσκεται κυρίως στα μόρια ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη) και στα οστά, μαζί με το ασβέστιο.

Το ασβέστιο και ο φώσφορος, μαζί με τα τέσσερα κύρια στοιχεία, αποτελούν περίπου το 99% της μάζας του ανθρώπινου σώματος. (Φωτογραφία:Zhaocarol/Wikimedia Commons)

Στη συνέχεια στη λίστα είναι το κάλιο (0,35% του σωματικού βάρους) και το νάτριο (0,15% του σωματικού βάρους). Τα θετικά φορτισμένα ιόντα τους βοηθούν στη μεταφορά των νευρικών σημάτων και στη ρύθμιση της ποσότητας του υγρού στο ανθρώπινο σώμα. Το κάλιο παίζει επίσης ρόλο σε κάθε καρδιακό παλμό.

Το θείο (0,25% του σωματικού βάρους) είναι συστατικό ορισμένων αμινοξέων, όπως η κυστεΐνη και η μεθειονίνη, καθώς και της βιταμίνης Η ή Β7 (βιοτίνη) και της βιταμίνης Β1 (θειαμίνη).

Τα δύο τελευταία στοιχεία με ουσιαστική συμβολή στη συνολική μάζα του ανθρώπινου σώματος είναι το χλώριο (0,15% του σωματικού βάρους) και το μαγνήσιο (0,005% του σωματικού βάρους). Το χλώριο βρίσκεται στο στομάχι με τη μορφή υδροχλωρικού οξέος, βοηθά στην ισορροπία νερού και αλατιού του σώματος και παίζει τον ρόλο του καταλύτη στη μετατροπή του ATP σε ADP. Το μαγνήσιο, από την άλλη πλευρά, εμπλέκεται σε πολλαπλές μεταβολικές και ενζυμικές αντιδράσεις, ενώ παίζει επίσης δομικό ρόλο στα οστά και τα δόντια.

Ιχνοστοιχεία

Υπάρχουν άλλα 49 στοιχεία που βρίσκονται σε ίχνη στο ανθρώπινο σώμα. Ωστόσο, από αυτά τα 49 στοιχεία, μόνο μερικά πιστεύεται ότι είναι απαραίτητα για την ανθρώπινη ζωή, ενώ μερικά δεν εξυπηρετούν κανένα σκοπό, αλλά δεν βλάπτουν. Αυτές οι ουσίες θεωρούνται μολυσματικές ουσίες. Παραδείγματα μολυσματικών στοιχείων περιλαμβάνουν αλουμίνιο, τιτάνιο, καίσιο, ασήμι κ.λπ.

Τα ιχνοστοιχεία που είναι απαραίτητα για την ανθρώπινη ζωή περιλαμβάνουν σίδηρο, ψευδάργυρο, χαλκό, ιώδιο, σελήνιο, χρώμιο, μαγγάνιο, λίθιο, μολυβδαίνιο και κοβάλτιο. Ο σίδηρος είναι ίσως ο πιο σημαντικός, καθώς είναι υπεύθυνος για τη μεταφορά οξυγόνου στα ερυθρά αιμοσφαίρια με τη μορφή αιμοσφαιρίνης. Ο ψευδάργυρος και ο χαλκός βρίσκονται σε ορισμένες πρωτεΐνες, ενώ οι θυρεοειδικές ορμόνες τριιωδοθυρονίνη (Τ3) και θυροξίνη (Τ4) περιλαμβάνουν ιώδιο.

Υπάρχουν επίσης ορισμένα στοιχεία, όπως το πυρίτιο, το βόριο, το νικέλιο και το βανάδιο, που θεωρούνται πιθανώς ή πιθανώς απαραίτητα για την ανθρώπινη ζωή. Στοιχεία όπως ο μόλυβδος, το αντιμόνιο, το θάλλιο και ραδιενεργά στοιχεία όπως το θόριο, το ουράνιο και το ράδιο είναι τοξικά για το ανθρώπινο σώμα.

Ωστόσο, αυτά τα 60 στοιχεία είναι υπεύθυνα για όλα όσα είμαστε ως άνθρωποι!