Ovaj prikaz se ne odnosi na tela Stanije ili Mimi ‘Oro’, kao ni onih koji su se najeli pasulja ili prasetine. Ovde ću pokušati da prikažem donekle idealizovan hemijski sastav prosečnog stanovnika naše planete, iako je i to teško odrediti. Verovali ili ne, sastav zavisi od godišta, pola, rase, načina ishrane, geografskog porekla, i bogtepita čega sve ne … Ipak, da vidimo kakav bi izveštaj o našoj vrsti poslali vanzemaljci kada bi nas istranžirali i hemijski ispitali.
Ne, ovaj tekst neće da se odnosi na hemijski sastav njihovih tela, jer u njima ima previše botoxa, silikona i drugih sekundarnih sirovina …
… a nećemo ni o sastavu njegovog tela jer mu fale bitni delovi, iako on to prema ovoj slici ne priznaje.
U mnogim knjigama piše da naše telo ima 206 kostiju, ne računajući brojne male i srasle. Njihova težina čini od 12% do 20% težine tela. Međutim, makar polovina težine kostiju otpada na vodu i tečnosti, te se kaže da da su suve kosti teške samo 6-7% težine tela. To znači da jedan prosečan Zemljanin[1], težak oko 70 kg, ima kosti teške 4,2-4,9 kg. Ako Aldebaranci uhvate neki reprezentativniji primerak, recimo nekog Balkanca od 100 kg, njegove gosti bi bile teške 6-7 kg. Ono što bi ih sigurno zbunilo to je da su, recimo, kosti belaca znatno lakše od kostiju crnaca, kao i da su kosti nekih dlakavih egzemplara znatno teže od kostiju primeraka sa mlečnim žlezdama.
Ipak, pošto je ovo sajt na kome se zabavljamo temama vezanim ponajviše za prirodne nauke – fiziku, hemiju, astronomiju, matematiku i sl. – a ne za anatomiju i medicinu, naslov ove priče vezaćemo ovog puta samo za hemijske elemente.
Odmah na početku javlja se problem: da li da govorimo o težinskom sastavu naših tela ili o atomima koji učestvuju u njegovoj građi? Da bih ilustrovao oba pravca gledanja, uzeću jedan primer. Telo odraslog muškarca sadrži približno 57% vode[2], ali ako gledamo po težini, vodonika ima svega 11%, dok ako gledamo uzejamni odnos atoma u vodi, vodonikovih atoma ima ukupno 67%. Na taj način, najveći deo težine (mase) ljudskog tela dolazi od kiseonika, ali najveći broj atoma u telu su vodonikovi.
Ova tabela prikazuje približnu količinu hemijskih elemenata u telu prosečnog čoveka od 72 kg.
 |
Hemijski sastav ljudskog tela prema masi |
Kada govorimo o sastavu ljudskog tela, možemo ga analizirati i prema vrsti molekula [npr. vode, proteina, vezivnih tkiva, masti (ili lipida), apatita (u kostima), ugljenih hidrata (kao npr. glikogena i glukoze) i DNA]. Ako gledamo prema vrsti ćelija, naše telo sadrži stotine različitih vrsta ćelija, ali zanimljivo je da najveći broj ćelija u ljudskom telu (mada ne i težinski najviše) ne čine ljudske ćelije, već ćelije različitih bakterija koje normalno (simbiotski) žive u našem probavnom traktu[3] i pomažu nam da varenjem nama nesvarljivih materija dolazimo do energije.
VELIKI, MALI I MINERNI ELEMENTI
Ali da se manemo tih vrsta analiziranja naših tela i koncentrišemo se na naš zadatak. Skoro 99% prosečnog ljudskog tela (opet isključujem Mimu “Oro” i one nakaze s početka priče) čini samo šest hemijskih elemenata: kiseonik, ugljenik, vodonik, azot, kalcijum i fosfor. Samo oko 0,71% (težinski, to je oko pola kg) sačinjeno je od sledećih pet elemenata: sumpora, kalijuma, natrijuma, hlora i magnezijuma. Svi navedeni elementi su neophodni za život. Ostali elementi se nalaze u tragovima[4] i za više od njih deset se smatra da su neophodni za životne funkcije ili da igraju bitnu ulogu u održavanju dobrog zdravlja (npr. fluor je dobar jer doprinosi čvrstoći zubne gleđi ali, kako izgleda, nema nekih drugih funkcija u organizmu sisara).
Najlakši način da se zapamti pet najosnovnijih hemijskih elemenata u živim organizmima jeste da se zapamti mnemotehnička reč KUVAK (kiseonik, ugljenik, vodonik, azot, kalcijum).
Zanimljivo je da je i u kosmosu odnos elemenata sličan. Ne računajući atomski najprostije elemente – vodonik i helijum – kiseonik je najrasprostranjeniji elemenat ne samo u ljudskom telu[5] već i u kosmosu. Na milion atoma , čak 800 otpada na kiseonik, a od 1000 tona materije 10 kg čini kiseonik. Odmah za njim, na četvrtom mestu je ugljenik, čijih atoma u istoj količini ima 500, a materije 5 kg. Od 20 najrasprostranjenijih hemijskih elemenata, koji čine 99,996% materije u kosmosu (a njihovi atomi čak 99,9992%), samo inertni gasovi neon i argon se ne nalaze u našim telima. Čitava priča o našim zvezdanim korenima očigledno ima svoje utemeljenje.
OPSTALI ELEMENTI
Nisu svi hemijski elementi pronađeni količinski u tragovima u ljudskom telu esencijalni za sâm život. Neki od njih su tu samo kao nemi posmatrači, bez ikakve funkcije (npr. cezijum ili titanijum), dok mnogi drugi predstavljaju aktivne toksine, u zavisnosti od količine (npr. kadnijum, živa, radioaktivni elementi, i sl.). Moguća korist odn. toksičnost određenih elemenata u količinama koje su normalne u našim telima (npr. aluminijum[6]) još uvek se ispituje. Utvrđeno je da vrlo male količine kadmijuma i olova imaju ulogu u našem funkcionisanu, iako su ove materije skoro sigurno otrovne ako se nađu u većim količinama u telu. Postoje dokazi da je arsen, elemenat koji se smatra vrlo otrovnim u većim količinama, vrlo bitan za sisare – ali samo u ultramalim količinama[7].
Neki elementi koji očigledno igraju bitnu ulogu u nižim organizmima i biljkama (arsen, silicijom, bor, nikl, vanadijum i sl.) verovatno su bitni i za sisare, ali u mnogo manjim dozama. Danas se zna su dva halogena[8] nemetala, prilično rasprostranjena u mnogim nižim organizmima (fluor i brom), postoje u sisarima i da su aktivna kada su prisutna, ali da njihovo odsustvo ne izaziva neke ozbiljne bolesti ili zdravstvene probleme.
LISTA ELEMENATA
Telo prosečog stanovnika trećeg kamena od Sunca sadrži približno 7 × 1027 atoma[9] (7.000.000.000.000.000.000.000.000.000), koji predstavljaju tragove najmanje 60 hemijskih elemenata. Savremena medicina i fiziologija smatra da oko 25 od tih elemenata igraju neku od aktivnih uloga u životu i zdravlju ljudi.
Relativne količine tih elemenata variraju od rase do rase, od godišta do godišta, roda, individue, itd., ali najviše od različitog odnosa sala/mišića/kostiju kod svake osobe. Zato se brojevi u različitim tabelama pokadkad donekle razlikuju.
Prema opsežnoj studiji odraslih osoba oba pola i svih godišta, kaže se da ljudsko telo ima ~53% vode. Naravno, to zavisi od pola, godišta i količine masnoća u telu. Studija je pokazala da je kod žena procenat vode 48 ±6%, dok je kod muškaraca nešto viši – 58 ±8%.
Sledi još jedna (proširena) tabela, preuzeta sa Wikipedije, čiji se podaci donekle razlikuju od prethodne, gornje, ali ne bitno.
* gvožđe = oko 3 grana kod muškaraca, oko 2,3 g kod žena.
Na sledećoj tabeli je prikazan hemijski sastav ljudskog tela, ali prema broju atoma. Atomi vodonika i kiseonika čine 87% ukupnog broja.
Svi elementi potrebni za život čoveka relativno su uobičajeni u Zemljinoj kori, a oni najčešći su vrlo neophodni za naše funkcionisanje. Jedini izuzetak je aluminijum, koji iako je treći elemenat u Zemljinoj kori, nije bitan za rad živih ćelija. Međutim, u većim količinama štetan je po naše zdravlje. Glikoproteini transferini[10] su u stanju da vezuju aluminijum.
ESENCIJALNI ELEMENTI U PERIODNOM SISTEMU
Tabela periodnog sistema ističe glavne hemijske elemente:
zvezda sjala djeva radjujsja roženja bogom kak bog rodilsja čoloveka mnogaja leta
[1] Tzv. „referentni čovek“ ima 20-30 godina, visok je 170 cm i ima 72 kg, živi u klimi prosečne temperature 10-20° C, pripada kavkaskoj i severnoameričkoj ili zapadnoevropskoj vrsti. Samo što nisu rekli i da se zove John Smith.
[2] Dve trećine te vode nalazi se u samim ćelijama i naziva se citosol. Ako prosečan čovek ima 40 litara vode u sebi, onda se u ćelijama nalazi oko 25 litara H2O.
[3] U našim crevima živi 500-1000 vrsta bakterija, i procenjuje se da ih ima 10 puta više od ljudskih ćelija – 1014 prema 1013. Ipak, smatra se da 99% svih naših bakterija potiče od 30-40 vrsta. U literaturi se pominje da oko 1-3% naše težine otpada baš na te bakterije. Bakterije čine većinu flore u debelom crevu i oko 60% suve mase govanceta. Da ne bude zabune, mikroorganizmi žive na ljudskom telu na svim površinama koje su izložene spoljnim faktorima, kao što su usta, oči, nosevi, vagine, i sl.
[4] U analitičkoj hemiji, „elementi u tragovima“ predstavljaju one materije kojih u uzorku ima manje od 100 mikrograma po gramu.
[5] Kiseonik je po težini najrasprostranjeniji elemenat i u Zemljinoj kori, jer u formi silicijum-dioksida čini skoro polovinu mase Zemljine kore.
[6]Aluminijum je treći najrasprostranjeniji elemenat (posle kiseonika i silicijuma) i najrasprostranjeniji metal na Zemlji. Toliko se lako jedini sa drugim elementima, da se nalazi u preko 270 minerala. U kosmosu, aluminijum je 14. elemenat po rasprostranjenosti: na 1.000.000 kg materije u kosmosu ide 50 kg aluminijuma, a na 1.000.000 atoma ide 2 atoma aluminijuma.
[7] Neke bakterije rado ga koriste kao metabolit, ali milioni ljudi širom sveta imaju zdravstvene probleme jer je životna sredina zatrovana arseničnim jedinjenjima. Polovinu svih tih zagađenja danas proizvodi Kina, a prate je Peru i Maroko (arsen se javlja kao nusprodukt proizvodnje bakra). Za vreme rata u Vijetnamu SAD je koristila arsen za uništavanje šuma i žitnica.
[8]VIIB brupa elemenata u periodnom sistemu: fluor (F), hlor (Cl), brom (Br), jod (I) i astatin (At). imaju istu konfiguraciju elektrona kao plemeniti gasovi, ali bez jednog elektrona u spoljnjoj ljusci.
[9] Od tog broja, 4,7 × 1027 su vodonikovi atomi (imaju 1 proton i 1 elektron). Sledećih 1,8 × 1027 čini kiseonik (imaju 8 protona, 8 neutrona i 8 elektrona). Sledi 7,0 × 1026 ugljenikovih atoma (imaju 6 protona, 6 neutrona i 6 elektrona). Oni čine 995 ljudskog tela!
Transferini su glikoproteini koji vezuju gvožđe u krvnoj plazmi koji kontrolišu nivo slobodnog gvožđa u biološkim tečnostima. Humani transferin se utvrđuje preko TF gena.
