Cơ thể con người là một hệ thống phức tạp được tạo thành từ vô số nguyên tử, ước tính khoảng 7×10^27 nguyên tử. Tuy nhiên, không phải tất cả các nguyên tử này đều giống nhau. Trong số 118 nguyên tố hóa học đã được biết đến, Có Bao Nhiêu Nguyên Tố Hóa Học Trong Tự Nhiên? Câu trả lời là 94, và cơ thể con người sử dụng khoảng 60 nguyên tố tự nhiên trong số đó.
Các nguyên tố này có thể được chia thành ba nhóm chính dựa trên số lượng và vai trò của chúng: nguyên tố đa lượng (chính), nguyên tố thứ yếu và nguyên tố vi lượng.
Cơ thể con người được tạo thành từ khoảng 60 nguyên tố hóa học tự nhiên khác nhau, mỗi nguyên tố đóng một vai trò riêng biệt.
Các nguyên tố đa lượng là những nguyên tố thiết yếu cho sự sống và chiếm phần lớn khối lượng cơ thể. Các nguyên tố thứ yếu cũng quan trọng nhưng với số lượng ít hơn. Các nguyên tố vi lượng cần thiết với lượng rất nhỏ và không phải tất cả chúng đều có vai trò rõ ràng trong cơ thể.
Các Nguyên Tố Đa Lượng Quan Trọng Nhất
Bốn nguyên tố đa lượng chiếm phần lớn khối lượng cơ thể người là oxy, hydro, carbon và nitơ.
Nước chiếm khoảng 60% cơ thể người. Do đó, oxy và hydro, hai thành phần của nước, là những nguyên tố phong phú nhất. Oxy đứng đầu danh sách, trong khi hydro đứng thứ ba.
Nước (H2O) bao gồm hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy. Mặc dù hydro có tỷ lệ phần trăm nguyên tử cao hơn oxy và mọi nguyên tố khác trong cơ thể, nhưng oxy đóng góp nhiều nhất vào tổng trọng lượng do trọng lượng nguyên tử lớn hơn (16,00 amu hoặc 2,6 x 10^-23 gam).
Đối với một người nặng khoảng 70 kg, oxy chiếm khoảng 43 kg (65% tổng trọng lượng), trong khi hydro chiếm khoảng 7 kg (10%). Về số lượng nguyên tử, hydro chiếm 62%, tiếp theo là oxy với 24%.
Oxy đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc và chức năng của các hợp chất hữu cơ thiết yếu trong cơ thể người, bao gồm protein, carbohydrate, lipid và axit nucleic.
Oxy tồn tại dưới dạng nước, giúp điều chỉnh nhiệt độ và áp suất thẩm thấu. Oxy phân tử (O2) chúng ta hít vào đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi glucose thành ATP. Tuy nhiên, quá nhiều oxy cũng có thể gây hại. Tương tự, hydro chủ yếu tồn tại trong nước và có mặt trong mọi hợp chất hữu cơ.
Carbon, nguyên tố nền tảng của các hợp chất hữu cơ, là nguyên tố phong phú thứ hai trong cơ thể, chiếm khoảng 18% tổng trọng lượng. Nó là yếu tố cơ bản cho mọi sự sống trên Trái đất và là thành phần chính của tất cả các phân tử hữu cơ.
Nitơ đứng thứ tư về độ phong phú, chiếm khoảng 3% tổng trọng lượng cơ thể. Nitơ là nguyên tố phong phú nhất trong khí quyển Trái đất và đi vào cơ thể qua đường hô hấp. Tuy nhiên, cơ thể không sử dụng nitơ ở dạng khí mà hấp thụ nitơ từ thức ăn. Nitơ là một thành phần quan trọng của axit amin (đơn vị cấu tạo protein) và axit nucleic như DNA và RNA (vật liệu di truyền).
Các Nguyên Tố Thứ Yếu Quan Trọng
Các nguyên tố thứ yếu bao gồm: canxi, phốt pho, kali, lưu huỳnh, natri, clo và magiê.
Xương người chủ yếu được cấu tạo từ canxi. Canxi là nguyên tố phong phú thứ năm và là khoáng chất dồi dào nhất trong cơ thể, chiếm khoảng 1,5% tổng trọng lượng. Khoảng 99% canxi được tìm thấy trong xương và răng (dưới dạng hydroxyapatite). Canxi cũng đóng vai trò quan trọng trong co cơ và điều hòa protein.
Phốt pho đứng sau canxi (1% tổng trọng lượng), chủ yếu được tìm thấy trong ATP (adenosine triphosphate) và trong xương, cùng với canxi.
Canxi, phốt pho và bốn nguyên tố chính (oxy, hydro, carbon, nitơ) chiếm khoảng 99% khối lượng của cơ thể con người.
Kali (0,35% trọng lượng cơ thể) và natri (0,15% trọng lượng cơ thể) đóng vai trò quan trọng trong việc dẫn truyền tín hiệu thần kinh và điều chỉnh lượng chất lỏng trong cơ thể. Kali cũng giúp duy trì nhịp tim ổn định.
Lưu huỳnh (0,25% trọng lượng cơ thể) là thành phần của một số axit amin (cysteine và methionine), vitamin H/B7 (biotin) và vitamin B1 (thiamine).
Hai nguyên tố cuối cùng đóng góp đáng kể vào khối lượng cơ thể là clo (0,15% trọng lượng cơ thể) và magiê (0,005% trọng lượng cơ thể). Clo có trong dạ dày dưới dạng axit clohydric, hỗ trợ cân bằng nước và muối, và xúc tác chuyển đổi ATP thành ADP. Magiê tham gia vào nhiều phản ứng trao đổi chất và enzyme, đồng thời đóng vai trò cấu trúc trong xương và răng.
Các Nguyên Tố Vi Lượng Thiết Yếu
Có 49 nguyên tố khác được tìm thấy với lượng rất nhỏ trong cơ thể. Trong số đó, chỉ một số được coi là thiết yếu cho sự sống, trong khi những nguyên tố khác không có lợi nhưng cũng không gây hại. Những chất này được coi là tạp chất, ví dụ như nhôm, titan, xêzi, bạc…
Các nguyên tố vi lượng cần thiết bao gồm: sắt, kẽm, đồng, iốt, selen, crom, mangan, molypden và coban. Sắt có lẽ là quan trọng nhất, vì nó chịu trách nhiệm vận chuyển oxy trong các tế bào hồng cầu dưới dạng hemoglobin. Kẽm và đồng được tìm thấy trong một số protein nhất định, trong khi hormone tuyến giáp triiodothyronine (T3) và thyroxine (T4) chứa iốt.
Ngoài ra, một số nguyên tố như silicon, boron, niken và vanadi có thể cần thiết cho sự sống. Các nguyên tố như chì, antimon, thallium và các nguyên tố phóng xạ như thorium, uranium và radium đều độc hại.
Tóm lại, khoảng 60 nguyên tố hóa học trong tự nhiên phối hợp với nhau để tạo nên sự sống và cấu trúc phức tạp của cơ thể con người. Mỗi nguyên tố, dù là đa lượng, thứ yếu hay vi lượng, đều đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì sự sống và đảm bảo các chức năng sinh học diễn ra bình thường.
