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.

Słownik

ATP, adenozynotrójfosforan

ATP, adenozynotrójfosforan

nukleotyd adeninowy, zbudowany z adenozyny z przyłączoną wiązaniem estrowym w pozycji 5′-OH grupą trifosforanową; stanowi nośnik energii chemicznej, używanej w metabolizmie komórki; powstaje jako magazyn energii w procesach fotosyntezy i oddychania komórkowego

R1Mrm2QDhlLYj

Ilustracja przedstawiająca wzór strukturalny adenozynotrifosforanu ATP. W strukturze występuje grupa trifosforanowa związana z D-rybozą, która to łączy się z fragmentem adeninowym. Adenina to bicykliczny związek heteroaromatyczny. Pierwszy pierścień stanowi atom azotu o lokancie pierwszym, który to łączy się za pomocą wiązania podwójnego z atomem węgla C2, ten związany jest z atomem azotu N3, który to łączy się za pomocą wiązania podwójnego z jednym z atomów mostkowych C4, atom C4 łączy się z drugim atomem mostkowym C5, a C5 z C6, który to zamyka pierwszy sześcioczłonowy pierścień i związany jest z grupą ${\text{NH}}_2$. Mostkowe atomy C4 i C5 są wspólne dla obu pierścieni. Zatem drugi pierścień tworzy atom C4, który to łączy się z atomem azotu N7 w pozycji siódmej, który to łączy się za pomocą wiązania podwójnego z atomem węgla C8 związanym z atomem azotu N9, który to łączy się z mostkowym atomem C5 oraz węglem pierścienia D-rybozy czyli monocukru w formie cyklicznej. Pięcioczłonowy pierścień D-rybozy tworzą cztery atomy węgla i jeden atom tlenu, pierwszy z atomów tworzących pierścień łączy się z adeniną za pomocą wiązania glikozydowego oraz z atomem tlenu tworzącym pierścień. Dwa kolejne atomy węgla tworzące pierścień podstawione są grupami hydroksylowymi. Czwarty atom węgla zaś łączy się z wspomnianym już atomem tlenu oraz z grupą ${\text{CH}}_2$ związaną z grupą trójfosforanową.

Bibliografia

Heiserman D. l., Księga pierwiastków chemicznych, Warszawa 1997.

Jurczyk K., Rola żelaza w chorobach wątroby, „Postępy Nauk Medycznych” 2000, 1.

Shouman B. O., Mesbah A., Aly H., Iron metabolism and lipid peroxidation products in infants with hypoxic ischemic encephalopathy. „Journal of Perinatology” 2008, 28, s. 487‑491.