Rola żelaza w organizmie człowieka

W organizmie ludzkim żelazo występuje tylko w postaci jonowej bądź jest związane z innymi cząsteczkami, ale nie w formie atomowej. Mimo że często domyślnie używamy formy „żelazo” w miejsce formy „jony żelaza” w czasie opisywania wpływu tego pierwiastka na funkcjonowanie organizmu. Oglądając zatem reklamę telewizyjną, czytając informacje o składzie leku czy nawet analizują treść tej lekcji, pamiętaj, że w istocie żelazo wprowadzane do organizmu ma formę zjonizowaną, nie atomową.

R55FL9R14h41c1

Grafika przedstawiająca erytrocyty w krwiobiegu. Komórki te mają kształt dwuwklęsłych dysków koloru krwistoczerwonego.

Żelazo jest niezbędne do prawidłowej budowy skóry, włosów, paznokci, ale również prawidłowego funkcjonowania układu odpornościowego. Pierwiastek ten jest także składnikiem wielu enzymów i białek, które biorą udział w metabolizmie.

Jony żelaza wchodzą w skład enzymów: katalaz, oksydaz, peroksydaz, uczestniczących w procesach, takich jak synteza kwasów nukleinowych oraz transport tlenu i elektronów. Jony żelaza(II) są bardzo istotnym składnikiem czerwonego barwnika krwi (hemoglobiny) oraz mioglobiny. Wiążą one tlenek węgla(IV) w hemoglobinie i transportują go do płuc, skąd jest usuwany.

Kolejne, równie istotne funkcje tego pierwiastka to udział w procesie tworzenia czerwonych ciałek krwi w szpiku kostnym czy udział w syntezie DNA i procesach oddychania komórkowego, a także wspomaganie pracy wątroby oraz odporności organizmu.

RbuupKFeSWDGJ1

Ilustracja przedstawia talerz z produktami spożywczymi na drewnianym stole. Na talerzu znajdują się świeże pomidory, fasola, pieczarki, papryka i czosnek.

Organizm dorosłego zdrowego człowieka zawiera w przeliczeniu $\text{3,5 – 4,2 g}$ żelaza, z czego ok. $\text{3 g}$ są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania, reszta to rezerwa znajdująca się w ferrytynie i hemosyderynie w hepatocytach i makrofagach.

Człowiek spożywa $\text{10 – 15 mg}$ żelaza w postaci hemowej i niehemowej, z czego wchłania się do krwi ok. 10%. Większa część żelaza (60–70%) pozostaje związana w hemoglobiniehemoglobina hemoglobinie erytrocytów, $\text{5 – 6\%}$ wchodzi w skład mioglobiny oraz różnych enzymów.

Dzienna utrata żelaza to $\text{0,6 – 1,6 mg}$, głównie ze złuszczającymi się komórkami, W pożywieniu znajduje się żelazo zarówno dwu-, jak i trójwartościowe. W żołądku jest uwalniane ze związków organicznych i w jego kwasowym środowisku redukowane do postaci ${\mathrm{Fe}}^{2+}$, która jest rozpuszczalna w wodzie i wchłaniana w jelicie, przy optymalnym pH.

Indeks dolny Źródło: Moon J., Weinberg E. D., Iron: The Most Toxic Metal, 2008. Indeks dolny koniec_{Źródło: Moon J., Weinberg E. D., Iron: The Most Toxic Metal, 2008.}

Metabolizm żelaza w ustroju obejmuje żelazo hemowe (produkty zwierzęce), które jest lepiej przyswajalne, i żelazo niehemowe (produkty roślinne).

• absorpcja w przewodzie pokarmowym – redukcja w żołądku ${\mathrm{Fe}}^{3+}$ do ${\mathrm{Fe}}^{2+}$ ($\mathrm{HCl}$);

• transport do wszystkich komórek organizmu – wchłanianie ${\mathrm{Fe}}^{2+}$ przez enterocyty i utlenienie do ${\mathrm{Fe}}^{3+}$ następnie połączenie z ferrytyną;

• przejście żelaza przez błonę komórkową; żelazo, przechodząc z komórek nabłonka do krwi, łączy się z transferyną; transferyna łączy się z receptorem błonowym erytroblastu ($\mathrm{Fe}$ do produkcji erytrocytów w szpiku);

• udział w procesach metabolicznych;

• odzyskiwanie żelaza z rozpadłych erytrocytów;

• procesy magazynowania żelaza – nadmiar magazynowany wewnątrzkomórkowo – ferrytyna.