додати матеріал


приховати рекламу

Залізо в організмі людини 2

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Залізо всюди

Залізо - один з найважливіших металів. У таблиці Менделєєва важко знайти інший метал, з яким була б так нерозривно пов'язана історія цивілізації. У давнину в деяких народів залізо цінувалося навіть дорожче золота. Лише представники знаті могли прикрашати себе виробами з цього металу, причому нерідко в золотій оправі. У Стародавньому Римі з заліза виготовляли навіть обручки.

У міру розвитку металургії цей метал ставав доступніше і потрібніше. Проте, ще порівняно недавно багато відсталі народи не мали про залозі ні найменшого уявлення.

Перше залізо, що потрапило ще в глибоку давнину в руки людини, було, мабуть, не земного, а космічного походження. Цей метал входить до складу метеоритів, що падають на нашу планету. Метеорна речовина випадає щорічно тисячами тонн на Землю, і містить до 90% заліза. Найбільший залізний метеорит знайдений в 1920 році в південно-західній частині Африки. Він важить близько 60 тонн.

Залізо - один з найпоширеніших елементів: в земній корі його міститься близько 5%. Однак лише приблизно сорокову частину запасів цього металу сконцентрована у вигляді родовищ, придатних для розробок. Основні рудні мінерали заліза - магнетит, гематит, бурий залізняк, сидерит. Магнетит містить до 72% заліза, як показує його назва, має магнітні властивості. Гематит, або червоний залізняк, містить до 70% заліза. Назва цього мінералу походить від грецького слова «гема» - кров. Саме ж слово «залізо» сталося, як вважають одні вчені, від санкрітского слова «джальжа» - метал, руда. Інші вважають, що в основі російської назви елемента лежить санкрітскій корінь «Жель», що означає «блищати», «палати».

Залізо міститься в морській воді і на дні океанів. Якщо витягти все залізо, розчинене у воді, то його доведеться 35 тонн на кожного жителя планети, причому за все існування людства вироблено близько 6 тонн на кожну людину. Залізо утворюється на дні океанів у вигляді залізомарганцевих відкладень. Вони знаходяться в глибоких океанських западинах, у дрібних водах, затоках, морях, і навіть озерах. У центрі цих утворень звичайно розташовується який-небудь предмет, наприклад зуб акули, а навколо нього утворюється залізо шляхом наростання концентрованих кілець опадів.

Без заліза неможливе життя тварин, рослин і людини. Воно міститься в живих організмах, і без нього не здійсненні життєво важливі процеси, без протікання яких все живе приречене на загибель.

У рослинному світі роль заліза дуже важлива. За винятком залізобактерій, всі живі організми - від рослин до людини - пов'язують вдихуваний кисень у складні з'єднання. У центрі їх молекул знаходиться атом металу. Для рослин - це атом магнію, для тварин - атом заліза. Залізо необхідне для утворення хлорофілу, який обумовлює засвоєння рослинами вуглекислоти за допомогою поглинається ними енергії сонячного світла. Хоча залізо не входить до складу хлорофілу, без нього цей пігмент не утворюється.

Недолік заліза в грунті викликає залізне голодування рослин і захворювання - хлороз. Найбільш чутливі до нестачі заліза плодові дерева - яблуня, груша, слива, персик, цитрусові, а так само малина та виноград. Застосування комплексних препаратів, що містять залізо, допомогло збільшити урожай яблук та інших культур.

В кінці XIX століття німецький вчений Лідге опублікував дослідження про залежність зростання різних порід дерев від вмісту в грунті різних мінералів. Він зауважив, що в прирейнських провінціях поклади заліза вкриті переважно березовим лісом, тоді як в околиці їхні, що не мають залізних руд, ростуть дуб, бук та інші породи дерев. Вчений встановив залежність росту відомих порід дерев від наявності тих чи інших мінеральних солей в грунті. Завдяки цьому було відкрито родовище міді в центрі Казахстану.

Існує наука, що займається пошуками руд по рослинах - біогеохімія. Таких рослин - «геологів» відомо більше 40 видів. До них відносять Соссюра або горькуши, багаторічна трав'яниста рослина, яка росте в Середній Азії, Сибіру, ​​на Далекому Сході. Учені так само встановили, що зола з листя берези має бурий колір, якщо вона росла на залізорудному родовищі. Здатність деяких рослин і живих істот накопичувати хімічні елементи з навколишнього середовища іноді вражаюча. Так біологи виявили у морського огірка «вміння» синтезувати звичайне залізо у вигляді круглих кульок не перевищує 0.002мм. Цей феномен - нове свідоцтво того, що живі організми здатні здійснювати процеси, для нормального перебігу яких потрібні великі температури і високий тиск. Це наводить вчених на думку про можливість існування біометаллургіі.

Залізо та його властивості

Залізо Fe - елемент побічної підгрупи VIII групи і 4-го періоду Періодичної системи Д.І. Менделєєва. Порядковий номер цього елемента - 26, а масове число дорівнює 56,847. Атоми заліза влаштовані дещо відмітно від атомів головних підгруп: він має 4 енергетичних рівня, але заповнюється у них не останній, а передостанній, третій від ядра, рівень. На останньому рівні атоми заліза містять два електрони. На передостанньому рівні, який може вмістити 18 електронів, у атома заліза перебувають 14. Отже, розподіл електронів по рівнях в атомах заліза таке: 2е, 8е, 14е, 2е.

Цінним його властивістю є здатність легко окислюватися і відновлюватися, утворювати складні сполуки зі значно відрізняються біохімічними властивостями. При хімічних взаємодіях атом заліза може віддати не лише два електрони останнього рівня, а й електрон передостаннього. Таким чином, основними ступенями окислення атома заліза можуть бути +2 і +3.

Якщо розглядати залізо як проста речовина, то це сріблясто-білий блискучий метал з температурою плавлення 1539 ° С. Дуже пластичний, тому легко обробляється, кусається, прокочується і штампується. Залізо має здатність намагнічуватися і розмагнічуються, йому можна подарувати міцність і твердість методами термічного і механічного впливу, наприклад, за допомогою гарту і прокатки.

При хімічній взаємодії атом заліза буде утворювати два ряди сполук, так як він може проявляти дві різні ступені окислення. Число електронів, що атом заліза віддає при хімічних взаємодіях, залежить від окислювальної здатності реагують з ним речовин. Наприклад, в реакціях з галогенами залізо утворює галогеноіди, в яких воно має ступінь окислення +3:

2 Fe + 3 CI 2 = 2 FeCI 3

а з сіркою - сульфід заліза (II):

Fe + S = FeS

Розпечене залізо згорає в кисні з утворенням залізної окалини:

3 Fe + 2 O 2 = Fe 3 O 4

При високій температурі (700 - 900 ° С) залізо реагує з парами води:



3 Fe + 4 H 2 O = Fe 3 O 4 + 4 H 2 ↑

Відповідно до положення заліза в електрохімічному ряді напруг воно може витісняти метали, що стоять правіше нього, з водних розчинів їх солей, наприклад:

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

У розбавленої соляної і сірчаної кислотах залізо розчиняється, тобто окислюється іонами водню:

Fe + 2HCI = FeCI2 + H2 ↑

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 ↑

Розчиняється залізо і в розведеною азотної кислоти, при цьому утворюються нітрат заліза (III), вода і продукт відновлення азотної кислоти - N 2, NO або NH 3 (NH 4 NO 3) залежно від концентрації кислоти.

Сплави заліза

У природі чисте залізо не існує. Воно входить до складу ряду мінералів. До них відносяться магнітний залізняк (магнетит) Fe 3 O 4, червоний залізняк (гематит) Fe 2 O 3, бурий залізняк (лимоніт) 2 Fe 2 O 3 * 3 H 2 O. Всі ці мінерали використовуються в чорній металургії для виробництва чавуну і сталі.

Чавун - це сплав на основі заліза, що містить від 2 до 4% вуглецю, а так само марганець, кремній, фосфор, і сірку. Чавун Значно твердіше заліза, але зазвичай він дуже крихкий, не кується, а при ударі розбивається. Розрізняють два види чавуну, до яких відносяться сірий і білий сплави.

Сірий чавун містить 1,7-4,3% вуглецю, 1,25-4,0% кремнію і до 1,5% марганцю. Це порівняно м'який і піддається механічній обробці матеріал. Вуглець знаходиться в цьому сплаві у вільному стані і надає йому м'якість. Сірий чавун використовується для виробництва литих деталей.

Білий чавун містить в собі 1,7-4,3% вуглецю, понад 4% марганцю, але дуже мало кремнію. Вуглець в цьому сплаві міститься в основному у вигляді цементиту - карбіду заліза Fe 3 Cl, який твердість і крихкість. Білий чавун використовується для переробки стали.

Сталь - сплав на основі заліза, що містить менше 2% вуглецю. За хімічним складом сталі поділяють на вуглецеву і леговану.

Вуглецева сталь являє собою сплав заліза головним чином з вуглецем, але, на відміну від чавуну, вміст у ній вуглецю, а також марганцю, кремнію, фосфору і сірки набагато менше. Залежно від кількості вуглецю стали підрозділяють на м'які, середні і тверді, причому, чим більше в сплаві вуглецю, тим вона твердіше. З м'якої та середньої твердості сталей роблять деталі машин, труби, болти, цвяхи, скріпки і т. д., а з твердої - різні інструменти.

Легована сталь - це теж сплав заліза з вуглецем, тільки в нього введені ще спеціальні добавки, такі як хром, нікель, вольфрам, молібден, ванадій і ін Легуючі добавки надають сплаву особливі якості. Так хромонікелеві стали дуже пластичні, міцні, жаростійкі, кислототривкі, стійкі проти корозії. Такі сталі застосовуються в будівництві, а також для виготовлення нержавіючих предметів домашнього ужитку (ножів, виделок, ложок), всіляких медичних та інших інструментів. Хромомолібденовиє і хромованадіевой стали дуже тверді, міцні і жаростійкі. Вони використовуються для виготовлення трубопроводів, компресорів, двигунів і багатьох інших деталей машин сучасної техніки. Хромовольфрамовие стали зберігають велику твердість при дуже високих температурах і служать конструкційним матеріалом для швидкорізальних інструментів.

Чавун і сталь - більш міцні матеріали, ніж саме залізо. Ці сплави - основа розвитку техніки і найважливіший матеріал мистецтва.

Існує ще одне природне з'єднання заліза - залізний, або сірчаний, колчедан (пірит) FeS 2. Він не служить залізною рудою для отримання металу, але застосовується для виробництва сірчаної кислоти.

З'єднання заліза

Як вже було сказано вище, для заліза характерні два ряди сполук: сполуки заліза (II) і заліза (III).

Оксид заліза (II) FeO і відповідний йому гідроксид заліза (II) Fe (OH) 2 одержують побічно, зокрема за такою ланцюга перетворень:

Fe → FeCI 2 → Fe (OH) 2 → FeO

Обидва сполуки мають яскраво виражені основні властивості.

Катіони заліза (II) Fe 2 + легко окислюються киснем повітря або іншими окислювачами до катіонів заліза (III) Fe 3 +. Тому білий осад гідроксиду заліза (II) Fe (OH) 2 на повітрі спочатку набуває зелене забарвлення, а потім стає бурим, перетворюючись на гідроксид заліза (III) Fe (OH) 3:

4Fe (OH) 2 + 2H2O + O2 = 4Fe (OH) 3

Оксид заліза (III) Fe 2 O 3 та відповідний йому гідроксид заліза (III) Fe (OH) 3 також отримують побічно, наприклад по ланцюжку:

Fe → FeCI 3 → Fe (OH) 3 → Fe 2 O 3

З солей заліза найбільше технічне значення мають сульфіди і хлориди.

Кристалогідрат сульфату заліза (II) FeSO * 7 H 2 O, відомий під назвою залізний купорос, застосовують для боротьби з шкідниками рослин, для приготування мінеральних фарб і в інших цілях.

Хлорид заліза (III) FeCI 3 використовують в якості протрави при фарбуванні тканин.

Сульфат заліза (III) Fe 2 (SO 4) 3 * 9 H 2 O застосовується при очищенні води та в інших цілях. Для розпізнавання сполук заліза (II) і (III) проводять якісні реакції на іони Fe 2 + і Fe 3 +. Такий реакцією служить реакція солей заліза з з'єднанням K 3 (Fe (CN) 6), званим червоної кров'яної сіллю. У розчині вона дисоціює:

K 3 (Fe (CN) 6) = 3 K + + (Fe (CN) 6) 3 -

Реактивом на іони є інше комплексне з'єднання - жовта кров'яна сіль - K 4 (Fe (CN) 6), яка в розчині дисоціює аналогічно:

K4 (Fe (CN) 6) = 4K + + (Fe (CN) 6) 4 -

Якщо до розчинів, що містить іони Fe 2 + або Fe 3 +, долити, відповідно, розчини червоної кров'яної солі (реактив на Fe 2 +) і жовтої кров'яної солі (реактив на Fe 3 +), то в обох випадках випадає однаковий синій осад:

FeCI 2 + K 3 (Fe (CN) 6) 3 + 2 +

→ KFe (Fe (CN) 6) ↓ + KCI

FeCI 3 + K 4 (Fe (CN) 6)

Для виявлення іонів Fe 3 = ще використовують взаємодію солей заліза (III) з роданідом калію KNCS або амонію NH 4 NCS. При цьому утворюється яскраво пофарбований іон FeNCS 2 +, в результаті чого весь розчин набуває інтенсивно-червоний колір:

Fe 3 + + NCS ↔ FeNCS 2 +

Роль заліза в організмі людини та інших живих організмів дуже велика. Воно входить до складу гемоглобіну крові, який здійснює перенесення кослорода від органів дихання до інших органів і біологічним тканинам.

Вперше залізо в організмі людини вчені виявили в XIII столітті.

Біологічна роль заліза

Для нормального росту і виконання біологічних функцій людині і тваринам крім вітамінів необхідний цілий ряд неорганічних елементів. Ці елементи можна розділити на дві класу. Один з них - макроелементи, а інший - мікроелементи.

Макроелементи, до яких відносяться кальцій, магній, натрій, калій, фосфор, сірка і хлор, потрібні організму у відносно великих кількостях (порядку декількох грамів на добу). Часто вони виконують більш ніж одну функцію.

Більш безпосереднє відношення до дії ферментів мають незалежні мікроелементи, добова потреба в яких не перевищує декількох міліграмів, тобто, порівнянна з потребою у вітамінах.

Відомо, що в їжі тварин обов'язково має міститися близько 15 мікроелементів, більшість з яких виконує, щонайменше, яку-небудь одну з трьох можливих функцій. По-перше, незамінний мікроелемент сам по собі може мати каталітичної активністю по відношенню до тієї чи іншої хімічної реакції, швидкість якої значно зростає в присутності ферментного білка. Це особливо характерно для іонів заліза і міді. По-друге, іон металу може утворювати комплекс одночасно з активним центром ферменту, в результаті чого відбувається їх зближення і перехід в активну форму. І, по-третє, іон металу може грати роль потужного акцептора електронів на певній стадії.

Залізо належить до тих мікроелементів, біологічні функції яких вивчені найбільш повно. Значення заліза для організму людини важко переоцінити. Підтвердженням цьому може бути не тільки велика його поширеність в природі, але й важлива роль у складних процесах, що відбуваються в живому організмі. Біологічна цінність заліза визначається многократностью його функцій, незамінністю іншими металами в складних біохімічних процесах, активною участю у клітинному диханні, забезпечує нормальне функціонування тканин і організму людини.

Дефіцит заліза в організмі людини

В історії медицини відомий такий сумний випадок. Один студент-хімік вирішив подарувати своїй коханій кільце, зроблене із заліза власної крові. Випускаючи час від часу кров, він отримував з'єднання, з якого хімічним шляхом він виділяв залізо. Юнак загинув від настав недокрів'я. Він так і не зібрав потрібної кількості заліза для виготовлення кільця. Бідолаха не знав, що загальний вміст заліза в крові дорослої людини складає в середньому 3-4 грами, чого вистачить хіба що на два шевських гвоздика

При нестачі заліза в організмі людини виникає його дефіцит. У загальному вигляді дефіцит заліза розвивається при порушенні балансу між надходженням і втратами заліза з організму. Його виділення обмежена.

При нестачі заліза людина починає швидко втомлюватися, виникають головні болі, з'являється поганий настрій. Ще в давнину були відомі рецепти різних «залізних» ліків. У 1783 році «Економічний журнал» писав: «У деяких випадках і саме залізо становить дуже хороші ліки, і застосовуються з користю наімельчайшіе оного тирсу, або просто, або обсахаренние». У тій же статті рекомендуються й інші ліки: «залізний сніг», «залізна вода», «сталеве вино» («виноградне кисле вино, як, наприклад, Рейнвейн, настояти з залізними тирсою»).

Загальний вміст заліза в їжі і його засвоєння, залежне переважно від співвідношення продуктів тваринного і рослинного походження, речовин, що поступаються або гальмують всмоктування, визначає надходження заліза в організм. Потреби в залозі визначаються його витратами. Воно виділяється з кров'ю, отшелушивающие клітинами шкіри і при неправильній роботі кишкового тракту. Велика кількість заліза треба вживати вагітним жінкам і дітям, у зв'язку з їх ростом.

Отже, основними причинами дефіциту заліза можуть бути:

Різні за обсягом крововтрати, недостатнє надходження і засвоєння заліза з їжі, його підвищені витрати при заняттях фізичною культурою, інтенсивному зростанні і вагітності. Певну роль в походженні збіднення організму залізом можуть грати порушення травлення у зв'язку із захворюваннями шлунка та кишечника. Деякі інфекційно-запальні захворювання можуть призвести до перерозподілу заліза в організмі, але істинного дефіциту в цих випадках не спостерігається. Те ж саме можна сказати і про пухлини різних організмів і систем.

Категорія

Вік (роки)

Вага (кг)

Зріст (см.)

Fe (мг.)

Новонароджені

0.0-0.5

0.5-1.0

6

9

60

71

10

15

Діти

1-3

4-6

7-10

13

20

28

90

112

132

15

10

10

Чоловіки

11-18

15-18

19-22

23-50

51 +

45

66

70

70

70

157

176

177

178

178

18

18

10

10

10

Жінки

11-14

15-18

19-22

23-50

51 +

46

55

55

55

55

157

163

163

163

163

18

18

18

18

10

Вагітні

-

-

-

30-60

Шалені матері

-

-

-

30-60

Загальна маса заліза у дорослого чоловіка становить близько 4,5 м., а у жінки близько 3-4 р. Основна маса (близько 75%) заліза, складова 2,25-3 р., зосереджена в гемоглобіні. Поза гемоглобіну в еритроцитах міститься незначна, не враховується кількість заліза, що входить до складу клітин. Крім того, при деяких станах, виявляються гранули тривалентного заліза (Fe III), що дає при забарвленні за Перльсу позитивну реакцію на берлінську блакить.

При нормальному вмісті гемоглобіну, що його складає 15%, в 100 мл крові міститься 3 г заліза. Іншу його частину становить залізо м'язового гемоглобіну від 300 до 600 мг і залізо дихальних ферментів - всього близько 1 м. Залізо, що знаходиться в органах, головним чином в печінці, становить близько 0.5 м.

Добова потреба дорослої людини в залозі визначається масштабами фізіологічних процесів кровотворення і кроверазрушенія.

Роль харчування

Поширеність дефіциту заліза свідчить про те, що кількість заліза, взятого організмом з їжі, часто недостатньо для покриття потреби в ньому практично здорового населення. Однак досить важко встановити дійсну роль дієт в різних районах земної кулі в походженні цієї патології.

Залізодефіцитні стани можуть розвиватися при тривалому вживанні харчування з недостатнім загальним вмістом заліза, незважаючи на нормальну калорійність, або з достатнім або високим його змістом, але переважанням продуктів рослинного походження, що містять гальмують засвоєння заліза речовини. Тривале вимушене застосування одноманітного за складом харчування при деяких внутрішніх захворюваннях або дотримання лікарняних дієт в ряді випадків може сприяти збіднення організму.

Навіть при високому вмісті заліза в їжі його всмоктування в організм може бути незначним і не задовольняти його потреби в залозі. Залізо може всмоктуватися тільки у вигляді іонів Fe., Його всмоктування і виведення протікають дуже повільно і залежать від багатьох складних факторів. Засвоюється лише незначна частина присутніх у харчових продуктах заліза. Більше того, здатність заліза засвоюватися сильно варіює для різних харчових продуктів. Найкраще залізо засвоюється з м'яса, значно гірше із зернових злаків. Молоко містить дуже мало заліза.

Продукти, що містять Fe

Продукт

Кількість Fe (в мг на 100 г.)

Продукт

Кількість Fe (в мг на 100 г.)

Квасоля

12.4

Яблука

2.2

Сіль поварена

10.0

Хліб пшеничний

2.8-0.9

Печінка (яловича)

9.8

Рис

1.8

Горох

9.4

Морква

1.4-1.2

Крупа гречана

8.0

Помідори

1.4-0.5

Мова (яловичий)

5.0

Картопля

0.9

Крупа вівсяна

3.9

Лимони

0.6

М'ясо (яловичина)

2.8-2.6

Сир

0.4

Шоколад

2.7

Масло вершкове

0.2

Хліб житній

2.6-2.0

Молоко коров'яче

0.1

Багаті залізом і деякі мінеральні води. Історія розповідає про те, як був відкритий перший в Росії джерело залізистих вод. У 1714 році робочий Кончезерского мідеплавильного заводу в Карелії Іван Ребо, «хворів сердечним болем, ледве волочить ноги», побачив якось на залозистому болоті неподалік від Ладозького озера джерело і став пити з нього воду. «Пив три дні поспіль та зцілився». Про це стало відомо Петру I, і незабаром за його вказівкою було оприлюднено «Оголошення про Марціальні водах, на Олонце», названих так на честь Марса - бога війни і заліза. Цар разом з родиною не раз приїжджав в ці краї і пив цілющу воду.

У жителів Північної Америки дефіцит заліза в організмі - одна з найбільш поширених наслідків неправильного харчування. Особливо він характерний для дітей, дівчаток-підлітків і жінок дітородного віку.

Залізо необхідне для синтезу білків железопорфірінових гемоглобіну та інших складових крові. У крові воно переноситься у формі комплексу з плазмовим білком трансферином, а в тканинах воно накопичується у вигляді білкового комплексу, що містить гідроксид і фосфат заліза. Білки у великих кількостях містяться в печінці, селезінці та кістковому мозку. Залізо не виводиться з організму з сечею. Воно виділяється з жовчю і калом, а так само при кровотечах. Через подвоєних або потроєних втрат під час менструацій жінкам необхідні великі кількості заліза, ніж чоловікам. У хліб та інші злакові продукти додають додаткову кількість заліза, однак це далеко не завжди є вирішенням проблеми недостатності заліза, що призводить до залізодефіцитної анемії, при якій число еритроцитів у крові залишається нормальним, а вміст гемоглобіну в них зменшується.



Обмін заліза в організмі людини

Механізмом, який регулює обмін заліза в організмі людини, є всмоктування заліза в шлунково-кишковому тракті. Виділення його з організму кишечником, зі шкірою, потім з сечею, що є пасивним процесом, лімітовано. В останні 30 років велику кількість досліджень у нашій країні і за кордоном присвячено вивченню різних етапів всмоктування заліза. Однак цей механізм і особлива роль слизової оболонки кишечника в регуляції запасів заліза і його перетворень невідомо.

При середньому надходженні з їжею 10-20 мг заліза на добу у здорової людини не більше 1-2 мг всмоктується в шлунково-кишковий тракт. Найбільш інтенсивно цей процес відбувається у дванадцятипалій кишці і початкових відділах тонкої кишки. Шлунок відіграє лише незначну роль в засвоєнні: з нього надходить в організм не більше 1-2% від загальної кількості надходить в шлунково-кишковий тракт. Співвідношення в їжі продуктів тваринного і рослинного походження, речовин, що підсилюють і гальмують засвоєння, стан епітелію шлунково-кишкового тракту - все це впливає на величину засвоєння заліза.

Етапи обміну заліза в організмі

Процес засвоєння заліза складається з ряду послідовних етапів:

1) початковий захоплення заліза щіткової облямівкою клітин слизової оболонки кишечника.

2) внутрішньоклітинний транспорт, освіта запасів заліза в клітині.

3) звільнення заліза із слизової оболонки кишечника в кров.

В експериментальних дослідженнях з'ясувалося, що клітини епітелію слизової оболонки кишечника надзвичайно швидко забирають залізо з його порожнини. А ультразвукові дослідження показали, що перший етап забезпечує достатню концентрацію заліза на поверхні слизової оболонки клітин для подальшого його засвоєння організмом. При цьому залізо концентрується щіткової каймі, перетворення відбуваються на мембрані мікроворсинок.

Другий етап - це надходження заліза в багату рибосомами цитоплазму і міжклітинний простір. І, нарешті, третій етап - перенесення заліза в кровоносні судини.

Комплекс трансферин-залізо, що утворився в результаті захоплення заліза з клітки слизовою оболонкою кишечника, надходить головним чином в кістковий мозок, невелика його частина - в запасний фонд, переважно в печінку, і ще менша кількість заліза забирається тканинами для освіти міоглобіну, деяких ферментів тканинного дихання і нестійких комплексів заліза з амінокислотами і білками.

Кістковий мозок, печінка і тонкий кишечник є трьома основними органами обміну заліза. Клітини кісткового мозку, так само як і клітини епітелію слизової оболонки кишечника, мають підвищену здатність захоплювати залізо з насиченого трансферину. Таким чином ненасичений трансферин краще зв'язує, а насичений - краще віддає залізо.

Основним джерелом плазмового заліза є його надходження з внутрішніх органів, таких як печінка, селезінка, кістковий мозок, де відбувається руйнування гемоглобіну еритроцитів. Невелика кількість заліза надходить у плазму із запасного фонду і при взятті його з їжі в шлунково-кишковому тракті. Переважним циклом в обміні заліза в організмі людини є утворення і руйнування гемоглобіну еритроцитів, що становить 25 мг заліза в добу. Фермент сироватки крові, ймовірно, здійснює транспортування заліза до клітин печінки, проте його роль в загальному обміні заліза в організмі людини представляється мінімальною.

Обмін заліза між транспортним і тканинних його фондами вивчений недостатньо, так як шляху та руху заліза з тканин в плазму крові і навпаки вивчені мало. Розрахункові дані, проте, свідчать про те, що величина плазменно-тканинного обміну заліза становить приблизно 6 мг на добу.

Вміст заліза в організмі людини

Залізо, що знаходиться в організмі людини, можна розділити на 2 великі групи: клітинне і позаклітинне. Сполуки заліза в клітині відрізняються різною будовою і володіють характерною тільки для них функціональною активністю і біологічної роллю для організму. До другої групи позаклітинних сполук заліза відносяться залізо-зв'язуючі білки, що містяться в позаклітинних рідинах.

Клітинне залізо

Гемоглобін, що міститься в еритроцитах, виконує важливу газотранспортну функцію - переносить кисень і вуглекислий газ. Еритроцит по відношенню до гемоглобіну грає роль системи, здатної регулювати загальну величину газотранспортної функції. У гемоглобіні одного здорового еритроцита міститься приблизно 0,34% заліза.

Міоглобін - дихальний білок серцевої та скелетної мускулатури. Основною функцією міоглобіну є транспортування кисню і регуляція його вмісту в м'язі для здійснення складних біохімічних процесів, що лежать в основі клітинного дихання. Він містить 0,34% заліза.

Деяким ферментам залізо необхідно тільки для реакцій переносу.

Існують так само запасні сполуки заліза, що знаходяться головним чином у печінці, селезінці та кістковому мозку. Приблизно одна третина резервного заліза організму людини, переважно у вигляді білка, потрапляє на частку печінки. Запаси заліза можуть бути при необхідності мобілізовані для потреб організму, і охороняти його від токсичної дії вільно циркулюючого заліза.

Відомо, що клітини печінки беруть участь у створенні резервного заліза, причому більша частина його виявлена ​​у вигляді білка феритину, який наприкінці життєдіяльності еритроцитів, звільняючись, осідає в печінці або повертається в плазму крові і захоплюється в клітинах печінки і м'язів, а також в селезінці та кістковому мозку.

Гемосидерин є другим запасним з'єднанням заліза в клітині і містить значно більше, ніж білок, на відміну від якого гемосидерин не розчинний у воді.

Не викликає сумнівів точно встановлений факт, що концентрація сироваткового феритину відображає стан запасного фонду заліза в організмі людини. Хороша залежність відзначена між рівнем сироваткового білка і мобілізуються запасами заліза в організмі, вивчених методом кількісних кровопускань, а також між білком і концентрацією заліза в клітинах печінки. Середня концентрація його в сироватці крові у чоловіків вище, ніж у жінок, з коливаннями від 12 до 300 мкг / л.

Позаклітинне залізо

Під позаклітинних рідинах залізо знаходиться у зв'язаному стані - у вигляді залізо - білкових комплексів. Концентрація його в плазмі широко варіює у здорової людини, становить 10,8 - 28,8 мкмоль / л, з досить великими добовими коливаннями, досягає 7,2 мкмоль / л.

Загальний вміст заліза у всьому обсязі циркулюючої плазми у дорослої людини складає 3 - 4 мг. Рівень заліза в плазмі крові залежить від ряду чинників: взаємовідносини процесів руйнування і утворення еритроцитів, стану запасного фонду заліза в шлунково-кишковому тракті. Однак найбільш важливою причиною, що визначає рівень заліза, є взаємодія процесів синтезу і розпаду еритроцитів.

Залізо-зв'язуючий білок трансферин, відкритий шведським вченим, міститься в невеликій кількості в плазмі крові. У плазмі здорової людини цей білок може перебувати в чотирьох різних формах, а синтезується переважно в клітинах печінки.

Опції трансферину в організмі становлять значний інтерес. Він не тільки переносить залізо в різні тканини і органи, а й «дізнається» потребують залозі клітини. Білок віддає залізо їм тільки в тому випадку, якщо мають спеціальні рецептори, що зв'язують залізо. Таким чином, цей залізо-зв'язуючий білок трансферин функціонує як транспортний засіб для заліза, обмін якого в організмі людини залежить як від загального надходження заліза в плазму крові, так і від його кількості, захопленого різними тканинами, відповідно до кількості в них рецепторів для заліза. Крім того, трансферин оберігає тканини організму від токсичної дії заліза, виконуючи тим самим ще і захисну функцію.

Цей білок здатний регулювати транспорт заліза з його запасів в епітелії клітин шлунково-кишкового тракту в плазму крові. З плазми залізо захоплюється переважно кістковим мозком для синтезу гемоглобіну та еритроцитів, меншою мірою - клітинами одного із систем і відкладається там у вигляді запасного заліза, деяка кількість якого використовується для утворення міоглобіну і ферментів тканинного дихання. Всі ці процеси є складними і до кінця не вивчені, але деякі етапи найбільш важливого процесу передачі заліза клітинам головного мозку можна подати так:

  1. знаходження трансферину рецепторними ділянками клітин.

2) утворення міцного з'єднання між трансферину і клітиною, можливе проникнення білка в клітку.

3) перенесення заліза від залізо-зв'язуючого білка до синтезирующему гемоглобін - апарату клітини.

4) звільнення трансферину в кров.

Залізо-зв'язуючий білок лактоферин виявлений у багатьох біологічних рідинах: молоці, сльозах, жовчі, та ін Подібно трансферрина, лактоферин здатний пов'язувати 2 атома заліза специфічними просторами. У фізіологічних умовах лактоферин насичений залізом до 20%, в незначних кількостях він міститься в плазмі, звільняючись у неї з лейкоцитів.

Залізовмісні ферменти - це ще один важливий клас елементів, що беруть участь в перенесенні електронів в клітинах тварин, рослин і бактерій. Железосерние ферменти не містять гемогрупп, вони характеризуються тим, що в їх молекулах присутня однакова кількість атомів заліза і сірки, які перебувають в особливій формі, розщеплюється під дією кислот. До железосерним ферментам відноситься, наприклад, речовина, яка здійснює перенос електронів від порушеної світлом хлорофілу на різноманітні точки електронів.

Діагностичне та лікувальне застосування заліза

Кров містить залізо, і воно визначає її колір. Вміст заліза в плазмі крові підтвердили добовим коливанням - воно знижується в другій половині дня.

При таких захворюваннях, як анемія, цироз печінки, злоякісні новоутворення, багатьох видах жовтяниці., При таких станах, як вагітність, гострі та хронічні крововтрати і гострі інфекційні захворювання часто спостерігається зміни кількості заліза в організмі людини.

Обмін заліза в чому залежить від нормального функціонування печінки, тому визначення вмісту заліза в сироватці крові може бути використане як функціональної печінкової проби. При деяких видах ураження печінки порушується її функція з накопичення заліза, т. к. уражена або гинуть клітини віддає залізо в кров. У зв'язку з цим відбувається його накопичення в сироватці крові. Це дуже важливо враховувати, оскільки при вірусних інфекціях вміст заліза в сироватці крові знижується.

На відміну від багатьох інших видів жовтяниці, механічна жовтяниця протікає при нормальному або декілька знижений зміст заліза в сироватці крові.

Діагностичне застосування заліза

Радіоактивне залізо застосовують в радіоізотопної діагностики для вивчення обміну і всмоктування заліза, головним чином у вигляді цитрату і хлориду. Найбільш широке застосування знаходять препарати мічені залізом. У клінічній практиці вони застосовуються рідко через тривалого періоду виведення з організму і його випромінювання.

У ряді випадків, наприклад сканування головного мозку, переважно використовувати короткоживучий ізотоп Fe, який створює значно меншу дозу опромінення організму. При визначенні засвоюваності заліза еритроцитами радіоактивне залізо вводять в кровотік. У наступні 15 - 20 днів з проміжками в 2-3 дня беруть проби крові, і шляхом зміни Fe - активності еритроцитів визначають ступінь поглинання заліза еритроцитами.

Лікувальне застосування заліза

При анемічних станах лікувальне застосування заліза обумовлено його участю в процесі гемоглобінообразованія, робили спеціальні клітинах кісткового мозку. Показаннями до застосування заліза є залізодефіцитні анемії різного походження, що проходять із зниженим вмістом заліза в крові і виснаженням тканинних резервів заліза, а так само безсимптомного дефіциту заліза, що зустрічається у 20-30% практично здорових жінок. Призначення заліза показано і при інших станах недостатності заліза.

При призначенні препаратів всередину слід враховувати анатомно-функціональний стан шлунково-кишкового тракту, особливості його верхніх відділів шлунка, дванадцятипалої кишки і початкового відділу тонкої кишки, що є найбільш активними ділянками всмоктування заліза. Після кровопускань, всмоктування заліза зростає і здійснюється протягом усього кишечника, включаючи сліпу кишку.

Лікувальне застосування заліза обумовлено необхідністю відновлення нормальної концентрацією не тільки гемоглобіну, а й заліза в тканинах. Недостатнє лікування, в результаті якого резерви тканинного залоза не заповнюються, сприяє збереженню дефіциту заліза і швидкому розвитку недокрів'я. Критеріями ефективності лікування препаратами заліза є:

1) підвищення колірного показника крові.

2) підвищення числа еритроцитів

3) нормалізація величини концентрації сироваткового заліза.

4) зниження загальної залізозв'язувальної здатності сироватки крові.

5) підвищення насиченості трансферину залізом.

6) поповнення тканинних резервів заліза, що визначаються за допомогою проби.

Показником ефективності лікування препаратами заліза є також зворотний розвиток трофічних порушень епітелію та ендотелію, пов'язаних з дефіцитом заліза.



Список літератури

1. О.С. Габрієлян Хімія. 9 клас.

2. Н.А. Мезенін «Цікаве залізо».

3. С.І. Венецкий «Розповіді про метали»

4. Б.Д. Стьопін, Л.Ю. Алікберова. «Книга з хімії для домашнього читання».

5. М. Беккерт «Залізо. Факти та легенди ».

6.Сайт «BestReferat. Ru»

24


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Реферат
87.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Залізо в організмі людини
Макроелементи в організмі людини Захворювання пов`язані з надлишком макроелементів в організмі людини
Інтеграція обміну вуглеводів білків і жирів в організмі Транспортні системи в організмі людини
Метали в організмі людини
Бактерії в організмі людини
Фосфор в організмі людини
Магній в організмі людини
Селен в організмі людини
Йод в організмі людини
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru