3 鐵在人體中的生理作用

3 .1 參與氧的運輸和儲存

一般情況下 , 人體中的氧來自空氣。氧通過人的呼吸 進入肺 泡, 然后進 入血液 , 與 血紅蛋 白(Hemoglobin , Hb)結(jié)合 , 通過血液循環(huán)進入人體的各個組織和細胞 。血紅蛋白分子是由 1 個珠蛋白和4 個血紅素組成, 血紅素是由卟啉中四個吡咯環(huán)上的氮原子與 1 個 Fe2 +結(jié)合形成的螯合物。

血紅蛋白的任務(wù)是運輸氧 ,這就決定了氧與血紅蛋白的結(jié)合必須是可逆的。但是血紅蛋白與氧的結(jié)合并不是氧化 , 氧合血紅蛋白中的鐵仍為 Fe2+。血紅蛋白在肺部結(jié)合氧之后, 隨血液循環(huán)將氧帶至各組織器官。在組織器官中, 因為氧的分壓較低, 氧合血紅蛋白離解出氧 ,再結(jié)合 CO2 ,隨血液循環(huán)回到肺部 ,即完成一個循環(huán)。

鐵還參與合成肌紅蛋白(Myog lobin , M b)。肌紅蛋白也是一種含血紅素的蛋白質(zhì) ,它由一個血紅素和一個球蛋白組成 ,其結(jié)構(gòu)與血紅蛋白相似 ,只不過肌紅蛋白是單鏈蛋白, 血紅蛋白是由四個亞基組成的寡聚蛋白。氧合血紅蛋白把氧氣放出后, 氧分子立即與肌紅蛋白結(jié)合。肌紅蛋白也是一種含血紅素的蛋白質(zhì) ,因此它也含 Fe2 +。在氧氣分壓低的地方,肌紅蛋白與氧分子結(jié)合的能力比血紅蛋白強, 因此,與血紅蛋白結(jié)合的氧氣可以傳遞給肌紅蛋白 。肌紅蛋白主要存在于肌肉細胞里 ,這些細胞是非常需要氧氣的。肌紅蛋白的基本功能是在肌肉組織中起轉(zhuǎn)運和儲存氧的功能。鐵元素在肌紅蛋白合成中具有不可或缺的作用 。

因為CO 與血紅蛋白中Fe(Ⅱ)原子的結(jié)合力比O2 高出 250 倍, 所以即使空氣中 CO 的濃度很低 ,CO 也會取代O2 與血紅蛋白結(jié)合, 阻止了血紅蛋白對身體細胞氧氣的運輸, 從而造成 CO 中毒 ,危及生命。

3 .2 參與細胞色素和某些金屬酶合成 ,并影響其活性

鐵與某些金屬酶的合成與活性密切相關(guān) ,如它參與細胞色素氧化酶、過氧化物酶 、過氧化氫酶、單胺氧化酶等的合成的, 并且它與乙酰輔酶 A 、琥珀酸脫氫酶 、細胞色素 C 還原酶等的活性密切相關(guān) 。過氧化氫酶(Catalase , 簡稱CAT),又稱觸酶,是一種含鐵血紅素酶;過氧化物酶(Peroxildases,PX)也是一類含鐵的酶 , 其中大多數(shù)以含鐵(Ⅲ)—卟啉為輔基 。這一類酶可以有效清除體內(nèi)氧化過程中產(chǎn)生的過氧化氫、有機過氧化物等有害物質(zhì) ,使機體組織細胞免受損傷破壞。單胺氧化酶(M onoamine o xidase ,MAO)是一種含鐵的黃素蛋白酶, 是神經(jīng)遞質(zhì)的滅活酶 ,被認(rèn)為與抑郁癥的發(fā)病及缺鐵性貧血引起的幼兒智商偏低等有關(guān)。

細胞色素也是以鐵 -卟啉復(fù)合體為輔基的血紅素蛋白 。它可以通過結(jié)構(gòu)中鐵價態(tài) Fe2 +與 Fe3+的可逆變化而進行電子的傳遞 ,對細胞呼吸和能量代謝有著非常重要的影響。如在此過程中 , 機體利用營養(yǎng)物被氧化為 CO2 和 H2O 釋放的能量用于 ATP的合成 。

3 .3 維持正常造血功能

鐵對人體健康的重要性在于它是血紅蛋白的一個必不可少的部分,在造血過程中是必需的元素之一 。紅細胞生成除要求骨髓造血功能正常外 ,還要有足夠的造血原料, 制造紅細胞的主要原料為蛋白質(zhì)和二價鐵, 紅細胞中含鐵約占機體總鐵的 2/3 ,鐵在骨髓造血細胞中與卟啉結(jié)合形成高鐵血紅素, 再與珠蛋白合成血紅蛋白 。

3 .4 增強免疫功能

鐵缺乏和過量都會引起免疫系統(tǒng)的受損(Keilly等 , 1987)。鐵可使人體內(nèi)外周淋巴細胞、吞噬細胞、中性白細胞保持正常功能。研究發(fā)現(xiàn)缺鐵可引起巨噬細胞游走和抑制因子減少 ,吞噬細胞活性受損 ,外周淋巴細胞對抗原的反應(yīng)下降等, 進而影響機體的免疫系統(tǒng) 。另外體內(nèi)鐵過剩也可使免疫功能受損。有人在預(yù)防新生兒疾病時, 給出生 2 ～ 6 d 的新生兒注射鐵劑,當(dāng)注射到 4 ～ 6 d 時, 80 %的新生兒發(fā)生大腸桿菌感染,其中部分發(fā)生敗血癥 ,但未注射鐵劑的新生兒無 1 例感染發(fā)生。

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