３．人体の構成元素
　3.1 人体の構成元素
　　　ヒトの体は構成する基本的な有機分子をはじめ、全ての元素から成り立っている。生命の起源以来、生命体は進化の過程で、宇宙や
　　　地球に依存するあるゆる元素を取り込み、利用してきた。
　　　この中で、アミノ酸、タンパク質、核酸、脂肪、糖など体を構成する基本的な有機分子に利用されている元素は、酸素O、炭素C、
　　　水素H、窒素N、カルシウムCa、リンPの6種類である。これらの元素は体内濃度がそれぞれ体重1kgあたり10g以上を占め、多量元
　　　素と呼ばれ、人体中の存在量は98.5%を占める。これらのうち、O、C、H、Nは共有結合をしやすく、体の構成に必要な主要元素で
　　　ある。Caは骨の成分として、Pは核酸のリン酸結合やエネルギーの代謝に必要な元素である。
　　　次に、多い元素は硫黄S、カリウムK、ナトリウムNa、塩素Cl、マグネシウムMgであり、いずれも体重1kgあたり1.0～2.5gを占
　　　め、少量元素と呼ばれる。Sは含硫アミノ酸を構成する元素であり、K、Na、Cl、Mgはイオン化しやすく細胞の浸透圧の維持と調
　　　節、膜電位の決定にも関与しており、Caとともに膜情報伝達系においても重要な役割を演じている。S以外は電解質元素でもある。
　　　多量元素と少量元素を合わせた11元素を常量元素と呼び、これらを合計すると人体中の体内存在量は99.3%を占めることになる。
　　　上記の11元素だけでは生命ならびに健康を維持することはできない。残りの0.7%には微量であるが、生命機能を維持するうえで重
　　　要な元素である。これらは、鉄Fe、フッ素F、ケイ素Si、亜鉛Zn、ストロンチウムSr、ルビジウムRb、臭素Br、鉛Pb、マンガン
　　　Mn、銅Cuの10元素は1～100mg/kgで存在しており、微量元素と呼ばれる。
　　　さらに、1mg/kg以下のものは超微量元素と呼ばれ、アルミニウムAl、カドミウムCd、スズSn、バリウムBa、水銀Hg、セレン
　　　Se、ヨウ素I、モリブデンMo、ニッケルNi、ホウ素B、クロムCr、砒素As、コバルトCo、バナジウムVの14種がある。
　　　24種の微量・超微量元素のうち、ヒトにとって必須元素として認められているものはFe、Zn、Mn、Cu、Se、I、Mo、Cr、Coの
　　　9元素である。
　　　ヒトにおける必須元素は多量元素、少量元素、微量元素を合わせるとと20元素となり、生命の維持、発育・成長、正常な生理機能に
　　　は不可欠な元素である。[荒川, 2016]

　3.2 人体と海水との比較
　　　生体の多量元素のうち、OとHは海水とほぼ同じレベルにある。CとNは海水より高いレベルであるが、光合成や窒素固定によって
　　　水・空気から取得して植物が生育し、これを動物が摂取している。骨・歯や血液・筋肉・神経などの成分であるCaは海水より高いレ
　　　ベルである。Pは海水中のレベルに比べて、生体中の含有量が極めて高く、濃縮率は105レベルとなっている特異な元素である。
　　　少量元素のうち、海水よりも生体においてS、Kは高く、Na、Cl、Mgは低くなっている。海水魚では多量の海水を取り込み塩分
　　　NaClの濃い尿を少量排出して、NaCl濃度を体液＜海水に保っている。人体での塩分の取り過ぎは、高血圧の大きな要因となってい
　　　る。
　　　微量元素の中で、生体へのFeの濃縮率は106で際立っており、Znは105でPと同レベルである。
　　　超微量元素についても、生体中の濃度は、海水中の濃度よりもかなり高いレベルにあることが分かる。超微量元素については、未だ
　　　に生体内の機能が不明な元素もあり、今後の研究の進展が期待されている。
　　　家庭で広く利用される食品成分表には無機質欄にNa、K、Ca、Mg、P、Fe、Zn、Cu、Mnなどの成分量が記されている。生体お
　　　よび海水を構成する元素濃度を比較して見ると、その意味がよく理解できる。
　　　必須元素と非必須元素
　　　必須元素とは、それが欠乏すると欠乏症状が現れ、長く続くと死に至るものである。元素によって至適領域が大きく異なり、狭いも
　　　のや広いものがある。具体例として、Seは必須元素であるが、至適範囲が非常に狭い。アメリカではセレンダブレットがスーパーマ
　　　ーケットに販売されており、多量のセレンを飲んで、脱毛や爪の脱落などの症例がある。中国では土壌中セレン濃度の高い地域や低
　　　い地域があり、欠乏症や過剰症の両方が報告されている。ヒトの必須元素の機能と疾患の概要については、文献 [荒川, 2016] を参
　　　照されたい。
　　　非必須元素とは、欠乏しても生命に異常はないが、多すぎると中毒を起こしさらには死に至るものである。

​　　　　図３　人体および海水の構成元素 [人体：Wikipedia, 2016, URL]

　留意事項
　　　文献からの引用値が異なるので、含有量（濃度）に関して本文と図表との記載値が異なる元素がある。この理由は、測定技術の進歩
　　　にもかかわらず微量元素の定量は容易ではなく、特に海水・地殻・土壌・生体の微量元素の定量においては、複雑な前処理での不可
　　　避な作業環境から（へ）の混入・消失や共存する物質の干渉作用が著しく、年々、様々な機関や研究者によって測定値が更新されて
　　　いるからである。詳しくは、ICP発光分析・ICP質量分析などを参照されたい。
　　　なお、地表水（河川・湖沼）や地下水などの元素構成は、その背景（土壌・地殻・環境汚染）による地域差の変動が大きいので留意
　　　されたい。また、Feの海水中の溶存値であるが、表層での約3ng/kgから減少し、水深1,000mで約40ng/kgと最大となり、それ以
　　　深では微減しているとの報告[Achterberg, et al., 2001]もある。これは、上記の海水のpHで述べたように、pHとFe3+の溶解度
　　　の関係で説明できる。

　参考文献
　1) Achterberg, E.P, et.al: Analytica Chimica, Vol.442, Issue 1, pp.1-14, 2001.
　2) Barbalace, Kenneth: “Periodic Table of Elements”. Environmental Chemistry.com. Retrieved 2007-04-14.
　3) 松井 義人・一国 雅巳（訳）：一般地球化学、岩波書店、1970.
　4) 重松 恒信：日本海水学会誌 Vol.32, No.3, pp.150-157, 1978.
　5) 野崎 義行：日本海水学会誌 Vol.51, No.5, pp.302-308, 1997.
　6) 小宮　剛：地学雑誌、Vol.116, No.1, pp.95-113, 2007.
　7) 荒川 泰昭：日本臨床, Vo.74, No.7, pp.1058-1065, 2016.