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En el contexto de la nutrición, un mineral es un elemento químico requerido como nutriente esencial por los organismos para realizar las funciones necesarias para la vida. [1] [2] [3] Sin embargo, los cuatro elementos estructurales principales del cuerpo humano por peso ( oxígeno , hidrógeno , carbono y nitrógeno), generalmente no se incluyen en las listas de los principales nutrientes minerales (el nitrógeno se considera un "mineral" para las plantas, ya que a menudo se incluye en los fertilizantes). Estos cuatro elementos componen aproximadamente el 96% del peso del cuerpo humano, y los minerales principales (macrominerales) y los minerales menores (también llamados oligoelementos) componen el resto.

Los minerales nutritivos, al ser elementos, no pueden ser sintetizados bioquímicamente por organismos vivos. [4] Las plantas obtienen minerales del suelo . [4] La mayoría de los minerales en la dieta humana provienen de comer plantas y animales o del agua potable. [4] Como grupo, los minerales son uno de los cuatro grupos de nutrientes esenciales, los otros de los cuales son vitaminas , ácidos grasos esenciales y aminoácidos esenciales . [5] Los cinco minerales principales del cuerpo humano son calcio , fósforo , potasio , sodio ymagnesio . [2] Todos los elementos restantes del cuerpo humano se denominan "oligoelementos". Los oligoelementos que tienen una función bioquímica específica en el cuerpo humano son azufre , hierro , cloro , cobalto , cobre , zinc , manganeso , molibdeno , yodo y selenio . [6]

La mayoría de los elementos químicos que ingieren los organismos se encuentran en forma de compuestos simples. Las plantas absorben los elementos disueltos en el suelo, que posteriormente son ingeridos por los herbívoros y omnívoros que los comen, y los elementos ascienden en la cadena alimentaria . Los organismos más grandes también pueden consumir suelo ( geofagia ) o utilizar recursos minerales, como los lamidos de sal , para obtener minerales limitados que no están disponibles a través de otras fuentes dietéticas.

Las bacterias y los hongos juegan un papel esencial en la meteorización de los elementos primarios que resulta en la liberación de nutrientes para su propia nutrición y para la nutrición de otras especies en la cadena alimentaria ecológica . Un elemento, el cobalto , está disponible para su uso por parte de los animales solo después de haber sido procesado en moléculas complejas (por ejemplo, vitamina B 12 ) por las bacterias. Los animales y microorganismos utilizan minerales para el proceso de mineralización de estructuras, llamado biomineralización , que se utilizan para construir huesos, conchas marinas , cáscaras de huevo , exoesqueletos y cáscaras de moluscos . [ cita requerida]

Elementos químicos esenciales para los seres humanos [ editar ]

Artículo principal: Composición del cuerpo humano.

Se sabe que se requieren al menos veinte elementos químicos para respaldar los procesos bioquímicos humanos al desempeñar funciones estructurales y funcionales, así como electrolitos . [1] [7]

El oxígeno, el hidrógeno, el carbono y el nitrógeno son los elementos más abundantes en el cuerpo en peso y constituyen aproximadamente el 96% del peso de un cuerpo humano. El calcio constituye de 920 a 1200 gramos del peso corporal de un adulto, y el 99% está contenido en huesos y dientes. Esto es aproximadamente el 1,5% del peso corporal. [2] El fósforo se encuentra en cantidades de aproximadamente 2/3 del calcio y constituye aproximadamente el 1% del peso corporal de una persona. [8] Los otros minerales principales (potasio, sodio, cloro, azufre y magnesio) constituyen solo alrededor del 0,85% del peso del cuerpo. Juntos, estos once elementos químicos (H, C, N, O, Ca, P, K, Na, Cl, S, Mg) constituyen el 99,85% del cuerpo. Los ~ 18 minerales ultratrazas restantes comprenden solo el 0,15% del cuerpo, o alrededor de cien gramos en total para una persona promedio. Las fracciones totales en este párrafo sonWP: Cantidades de CALC basadas en la suma de porcentajes del artículo sobre la composición química del cuerpo humano

Existen diferentes opiniones sobre la naturaleza esencial de varios elementos ultratraza en humanos (y otros mamíferos), incluso basados ​​en los mismos datos. Por ejemplo, no existe un consenso científico sobre si el cromo es un oligoelemento esencial en los seres humanos. Estados Unidos y Japón designan al cromo como un nutriente esencial, [9] [10] pero la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA), en representación de la Unión Europea, revisó la pregunta en 2014 y no está de acuerdo. [11]

La mayoría de los nutrientes minerales conocidos y sugeridos son de peso atómico relativamente bajo y razonablemente comunes en la tierra, o para el sodio y el yodo, en el océano:

Elementos nutricionales en la tabla periódica [12]
H Él
LiSer BCnorteOFNordeste
N / AMg AlabamaSiPAGSClArkansas
KCalifornia Carolina del SurTiVCrMinnesotaFeCoNiCuZnGeorgiaGeComoSeBrKr
RbSr YZrNótese bienMesTcRuRhPdAgDiscos compactosEnSnSbTeIXe
CsLicenciado en Letras*LuHfEjército de reservaWReOsIrPtAuHgTlPbBiCorreosARn
P.Real academia de bellas artes**LrRfDbSgBhHsMonteDsRgCnNueva HampshireFloridaMcLvTsOg
 
 *LaCePrDakota del NortePmSmUEDi-sTuberculosisDyHoErTmYb
 **C.AThPensilvaniaUNotario públicoPuSoyCmBkCfEsFmMarylandNo

Leyenda:


Funciones en los procesos biológicos [ editar ]

Elemento dietéticoRDA / AI Hombre / Mujer (EE. UU.) [Mg] [14]UL (EE. UU. Y UE) [mg] [14] [15]Categoría
Fuentes dietéticas de alta densidad de nutrientes		Término por deficienciaPlazo por exceso
Potasio04700.0004700NE ; nordesteUn electrolito sistémico y es esencial en la corregulación de ATP con sodio.Camote, tomate, papa, frijoles, lentejas, productos lácteos, mariscos, plátano, ciruela, zanahoria, naranja [16]hipopotasemiahiperpotasemia
Cloro02300.00023003600; nordesteNecesario para la producción de ácido clorhídrico en el estómago y en las funciones de bombeo celular.La sal de mesa (cloruro de sodio) es la principal fuente dietética.hipocloremiahipercloremia
Sodio01500.00015002300; nordesteUn electrolito sistémico y es esencial en la corregulación de ATP con potasio.Sal de mesa (cloruro de sodio, la principal fuente), vegetales marinos , leche y espinacas .hiponatremiahipernatremia
Calcio10002500; 2500Necesario para la salud de los músculos, el corazón y el sistema digestivo, forma los huesos, apoya la síntesis y la función de las células sanguíneasProductos lácteos , huevos, conservas de pescado con espinas (salmón, sardinas), verduras de hoja verde , frutos secos , semillas , tofu, tomillo, orégano, eneldo, canela. [17]hipocalcemiahipercalcemia
Fósforo00700.0007004000; 4000Un componente de los huesos (ver apatita ), las células, en el procesamiento de energía, en el ADN y ATP (como fosfato) y muchas otras funciones.Carnes rojas, lácteos, pescado , aves, pan, arroz, avena. [18] [19] En contextos biológicos, generalmente se ve como fosfato [20]hipofosfatemiahiperfosfatemia
Magnesio00420.000420/320350; 250Requerido para procesar ATP y para huesosEspinacas, legumbres , frutos secos, semillas, cereales integrales, mantequilla de cacahuete, aguacate [21]hipomagnesemia ,
deficiencia de magnesio		hipermagnesemia
Planchar00018.00018/845; nordesteRequerido para muchas proteínas y enzimas, especialmente la hemoglobina para prevenir la anemia.Carne, mariscos, nueces, frijoles, chocolate amargo [22]deficiencia de hierrotrastorno por sobrecarga de hierro
Zinc00011.0008/1140; 25Requerido para varias clases de enzimas como metaloproteinasas de matriz , alcohol deshidrogenasa de hígado , anhidrasa carbónica y proteínas con dedos de zinc.Ostras *, carnes rojas, aves, frutos secos, cereales integrales, productos lácteos [23]deficiencia de zinctoxicidad del zinc
Manganeso00002.3002,3 / 1,811; nordesteCo-factor requerido para superóxido dismutasaGranos, legumbres, semillas, frutos secos, hortalizas de hoja, té, café [24]deficiencia de manganesomanganismo
Cobre00000.900,910; 5Cofactor requerido para la citocromo c oxidasaHígado, mariscos, ostras, nueces, semillas; algunos: cereales integrales, legumbres [24]deficiencia de cobretoxicidad del cobre
Yodo00000.1500,1501,1; 0,6Requerido para la síntesis de hormonas tiroideas.Algas ( kelp o kombu ) *, cereales, huevos, sal yodada [25]deficiencia de yodo / bocioyodismo Hipertiroidismo [26]
Cromo00000.0350.035 / 0.25NE ; nordesteInvolucrado en el metabolismo de la glucosa y los lípidos, aunque sus mecanismos de acción en el cuerpo y las cantidades necesarias para una salud óptima no están bien definidos [27] [28]Brócoli, zumo de uva (especialmente rojo), carne, productos integrales [29]Deficiencia de cromoToxicidad por cromo
Molibdeno00000.0450,0452; 0,6Requerido para el funcionamiento de la xantina oxidasa , la aldehído oxidasa y la sulfito oxidasa [30]Legumbres, cereales integrales, frutos secos [24]deficiencia de molibdenotoxicidad por molibdeno [31]
Selenio00000.0550,0550,4; 0,3Esencial para la actividad de enzimas antioxidantes como la glutatión peroxidasaNueces del Brasil, mariscos, vísceras, carnes, cereales, productos lácteos, huevos [32]deficiencia de selenioselenosis
CobaltoningunoNE ; nordesteRequerido en la síntesis de vitamina B 12 , pero debido a que se requieren bacterias para sintetizar la vitamina , generalmente se considera parte de la vitamina B 12 que proviene de comer animales y alimentos de origen animal (huevos ...)Envenenamiento por cobalto

RDA = cantidad diaria recomendada ; AI = ingesta adecuada; UL = nivel de ingesta superior tolerable ; Las cifras que se muestran son para adultos de 31 a 50 años, hombres o mujeres que no estén embarazadas ni en período de lactancia.

* Una porción de algas excede el UL de EE. UU. De 1100 μg, pero no el UL de 3000 μg establecido por Japón. [33]

Concentraciones de minerales en sangre [ editar ]

Los minerales están presentes en la sangre de un ser humano sano en determinadas concentraciones de masa y molares. La siguiente figura presenta las concentraciones de cada uno de los elementos químicos discutidos en este artículo, de centro-derecha a derecha. Dependiendo de las concentraciones, algunas se encuentran en la parte superior de la imagen, mientras que otras están en la parte inferior. La cifra incluye los valores relativos de otros componentes de la sangre, como las hormonas. En la figura, los minerales están resaltados en color violeta .

Rangos de referencia para análisis de sangre , ordenados logarítmicamente por masa por encima de la escala y por molaridad por debajo. ( Una imagen imprimible separada está disponible para masa y molaridad )

Nutrición dietética [ editar ]

Los dietistas pueden recomendar que los minerales se suministren mejor ingiriendo alimentos específicos ricos en los elementos químicos de interés. Los elementos pueden estar presentes de forma natural en los alimentos (p. Ej., Calcio en la leche de vaca) o añadidos a los alimentos (p. Ej., Jugo de naranja enriquecido con calcio; sal yodada enriquecida con yodo ). Los suplementos dietéticos se pueden formular para contener varios elementos químicos diferentes (como compuestos), una combinación de vitaminas y / u otros compuestos químicos, o un solo elemento (como un compuesto o mezcla de compuestos), como calcio ( carbonato de calcio , citrato de calcio). ) o magnesio( óxido de magnesio ) o hierro (sulfato ferroso, bis-glicinato de hierro).

El enfoque dietético en los elementos químicos se deriva del interés en apoyar las reacciones bioquímicas del metabolismo con los componentes elementales requeridos. [34] Se ha demostrado que se requieren niveles adecuados de ingesta de ciertos elementos químicos para mantener una salud óptima. La dieta puede satisfacer todos los requisitos de elementos químicos del cuerpo, aunque se pueden usar suplementos cuando la dieta no cumple adecuadamente algunas recomendaciones. Un ejemplo sería una dieta baja en productos lácteos y, por lo tanto, no cumple con la recomendación de calcio.

Seguridad [ editar ]

La brecha entre la ingesta diaria recomendada y lo que se consideran límites superiores seguros (UL) puede ser pequeña. Por ejemplo, para el calcio, la Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. Estableció la ingesta recomendada para adultos mayores de 70 años en 1200 mg / día y la UL en 2000 mg / día. [14] La Unión Europea también establece cantidades recomendadas y límites superiores, que no siempre están de acuerdo con los EE . UU. [15] Asimismo, Japón, que establece el UL para yodo en 3000 μg frente a 1100 para EE. UU. Y 600 para la UE. [33]En la tabla anterior, el magnesio parece ser una anomalía ya que la ingesta recomendada para hombres adultos es 420 mg / día (mujeres 350 mg / día) mientras que el UL es más bajo que el recomendado, 350 mg. La razón es que la UL es específica para consumir más de 350 mg de magnesio de una vez, en forma de suplemento dietético, ya que esto puede causar diarrea. Los alimentos ricos en magnesio no causan este problema. [35]

Elementos considerados posiblemente esenciales para los seres humanos pero no confirmados [ editar ]

Se han sugerido muchos elementos ultratrazas como esenciales, pero estas afirmaciones generalmente no se han confirmado. La evidencia definitiva de la eficacia proviene de la caracterización de una biomolécula que contiene el elemento con una función identificable y comprobable. [6] Un problema con la identificación de la eficacia es que algunos elementos son inocuos a bajas concentraciones y son omnipresentes (ejemplos: silicio y níquel en sólidos y polvo), por lo que faltan pruebas de eficacia porque las deficiencias son difíciles de reproducir. [34] Se sabe que los elementos ultratrazas de algunos minerales como el silicio y el boro tienen un papel, pero se desconoce la naturaleza bioquímica exacta, y otros como el arsénicose sospecha que tienen un papel en la salud, pero con evidencia más débil. [6]

ElementoDescripciónExceso
BromoPosiblemente importante para la arquitectura de la membrana basal y el desarrollo de tejidos, como un catalizador necesario para producir colágeno IV. [36]bromismo
ArsénicoEsencial en modelos de rata, hámster, cabra y pollo, pero no se han realizado investigaciones en humanos. [37]envenenamiento por arsénico
NíquelEl níquel es un componente esencial de varias enzimas , incluidas la ureasa y la hidrogenasa . [38] Aunque no es requerido por los humanos, se cree que algunas son requeridas por las bacterias intestinales, como la ureasa requerida por algunas variedades de Bifidobacterium . [39] En los seres humanos, el níquel puede ser un cofactor o componente estructural de ciertas metaloenzimas involucradas en la hidrólisis , reacciones redox y expresión génica . La deficiencia de níquel deprimió el crecimiento en cabras, cerdos y ovejas, y disminuyó la concentración de hormona tiroidea circulante en ratas. [40]Toxicidad del níquel
FlúorEl flúor (como flúor ) no se considera un elemento esencial porque los seres humanos no lo necesitan para crecer o para sustentar la vida. Las investigaciones indican que el principal beneficio dental del flúor se produce en la superficie debido a la exposición tópica. [41] [42] De los minerales de esta tabla, el fluoruro es el único para el que el Instituto de Medicina de EE. UU. Ha establecido una ingesta adecuada . [43]Envenenamiento por fluoruro
BoroEl boro es un nutriente vegetal esencial , necesario principalmente para mantener la integridad de las paredes celulares. [44] [45] [46] Se ha demostrado que el boro es esencial para completar el ciclo de vida en representantes de todos los reinos de la vida. [38] [47] En animales, se ha demostrado que el boro suplementario reduce la excreción de calcio y activa la vitamina D. [48]Sin efectos agudos (la LD50 del ácido bórico es de 2,5 gramos por kilogramo de peso corporal)

Los efectos crónicos de la exposición a altas dosis de boro a largo plazo no están completamente aclarados

LitioNo se sabe si el litio tiene un papel fisiológico en alguna especie, [49] pero los estudios nutricionales en algunos mamíferos han indicado su importancia para la salud, lo que ha llevado a la sugerencia de que se clasifique como un oligoelemento esencial.Toxicidad del litio
EstroncioSe ha descubierto que el estroncio participa en la utilización del calcio en el cuerpo. Tiene una acción promotora de la absorción de calcio en los huesos a niveles dietéticos moderados de estroncio, pero una acción raquitogénica (que produce raquitismo) a niveles dietéticos más altos. [50]Ciertas formas de raquitismo
OtroEl silicio y el vanadio han establecido papeles bioquímicos, aunque especializados, como cofactores estructurales o funcionales en otros organismos, y posiblemente, incluso probablemente, los utilicen los mamíferos (incluidos los seres humanos). Por el contrario, el tungsteno , los primeros lantánidos y el cadmio tienen usos bioquímicos especializados en ciertos organismos inferiores, pero estos elementos parecen no ser utilizados por los mamíferos. [51] Otros elementos considerados posiblemente esenciales incluyen aluminio , germanio , plomo , rubidio y estaño . [38] [52] [53]Múltiple

Ecología mineral [ editar ]

Más información: Biomineralización

Los minerales pueden ser manipulados por bacterias que actúan sobre los metales para catalizar la disolución y precipitación de minerales . [54] Los nutrientes minerales son reciclados por bacterias distribuidas en suelos, océanos, agua dulce , agua subterránea y sistemas de agua de deshielo de glaciares en todo el mundo. [54] [55] Las bacterias absorben materia orgánica disuelta que contiene minerales mientras eliminan las floraciones de fitoplancton . [55] Los nutrientes minerales recorren esta cadena alimentaria marina. , desde bacterias y fitoplancton hasta flagelados y zooplancton , que luego son devorados por otras especies marinas . [54] [55] En los ecosistemas terrestres , los hongos tienen funciones similares a las de las bacterias , movilizando minerales de la materia inaccesible para otros organismos y luego transportando los nutrientes adquiridos a los ecosistemas locales . [56] [57]

Ver también [ editar ]

  • Composición de alimentos

Referencias [ editar ]

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Lectura adicional [ editar ]

  • Humphry Bowen (1966) Oligoelementos en bioquímica . Prensa académica .
  • Humphrey Bowen (1979) Química ambiental de los elementos . Prensa académica, ISBN 0-12-120450-2 . 

Enlaces externos [ editar ]

  • Metales en nutrición
  • Concepto de alimento nutritivo: hacia un puntaje de densidad de nutrientes