生命科学中的微量元素铁的生物学作用与临床.doc

《生命科学中的微量元素》铁的生物学作用与临床 铁的新陈代谢及其生理病理和临床意义 Iron 原子序数26位于过渡系的中央主要稳定氧化数23在生物体内铁还可以4和5的氧化数存在 地壳中含4100克吨海水中含量34微克克人体内60微克克 铁在元素周期表中的位置 铁虽系微量元素由于其重要的生理生化作用及诊断治疗疗效早已引起各国学者们的注意和研究 主要是52Fe的产生和应用 52Fe比59Fe和55Fe半衰期短仅82小时易于清除适用于骨髓扫描及铁利用的定位也可用于铁的吸收血浆铁周转率和早期表面放射性测定 生物体内的铁 体内血液中铁元素含量范围 全 血301～530mgL 红细胞995～1140mgL 血 浆071～127mgL 血 清067～187mgL 成年人4～6g人平均45g人 肝脾肾肺含量高 铁大部分以蛋白质复合物的形式存在 铁在体内存在的形式及特性  铁以卟啉铁类和非卟啉铁类两大类形式存在于动物体内 卟啉铁类血红细胞内的血红蛋白肌红蛋白细胞色素和酶类 非卟啉铁类运铁蛋白铁蛋白乳铁蛋白含铁血黄素无机铁等 每个红细胞约含28亿个血红蛋白分子每个血红蛋白分子含有4个铁原子血红蛋白摩尔质量64500含铁034以蚯蚓血红蛋白为例 组成血红蛋白的蛋白部分珠蛋白共有4条多肽链一对α链一对β链前者每条链含有141个氨基酸单位后者每条链含有146个氨基酸单位每个亚铁血红素基包在一条多肽链中每条链以三度空间有规律地折叠排列 4条链集合在一起形成一个65×55×55 的球形分子每个亚铁血红素中的铁原子可以携带一个氧分子在血内参与氧的运输同时间接作用与 CO2 的转运和释放 肽链中氨基酸排列的顺序也可因突变导致异常变化 例如镰状细胞贫血HbS就是由突变使β链第六位上的谷氨酸被缬氨酸置换和取代的结果血红蛋白S溶解度降低分子易凝聚形成细丝使红细胞扭曲变成镰刀状这种镰状红细胞使血液粘滞性增加血流缓慢易造成小血管阻塞使器官缺血及坏死 2 肌红蛋白 每个肌红蛋白含一个亚铁血红素蛋白部分的分子量16700含有153个氨基酸的多肽链一般认为是肌肉贮存氧的场所用以支付运动时肌肉所负的巨大氧债 如水生哺乳类海豹肌肉中含有大量的肌红蛋白这是他们可以在水中长期游动的原因 3 细胞色素和酶类 由铁组成或需铁的细胞色素和酶类参与体内复杂的氧化还原过程 例如在肌肉细胞内细胞色素担负着电子的传递最后由细胞色素氧化酶的催化作用使三羧循环脱下的氢原子由血红蛋白从肺运来的氧化合成水以保证代谢过程在氧化过程中可能产生过氧化物等有害物质但可被过氧化氢酶等铁卟啉复合物破坏而解毒 非铁卟啉复合物 1运铁蛋白transferrinsiderophilin是由铁和β1球蛋白组成 在血液中 起运载铁的作用 摩尔质量为88000体内总含量约10克 每一分子β1球蛋白可以结合二个Fe3 含有一个Fe3的运铁蛋白有快慢两型但注入人体后快和慢两型运铁蛋白在释放进入组织时并没有显著差别 正常人血浆里的β1球蛋白仅13与铁结合共含铁3-4mg占全身总铁量的012大概注射8mg铁才能使其全部饱和 运铁蛋白还有加速肠粘膜细胞浆膜面释放铁的作用 2铁蛋白ferritin 是一种棕色的含铁蛋白质复合物 各种组织都含有铁蛋白 摩尔质量为460000直径约130纳米内腔60纳米可容纳4500个铁原子 具有重要的生理作用 人肝是铁的主要存储场所也是铁蛋白含量和合成最多的地方肝内的铁约50以铁蛋白的形式存在铁蛋白内含铁量为066±035ugmg蛋白质 铁蛋白的生物学作用及生理功能 1保护功能体内游离铁过多对机体十分有害铁蛋白能防止铁原子以离子状态存在或从结合物中逸出避免对组织和细胞产生毒害作用如果铁从隔室封闭解脱后产生自由基催化有害的生化反应干扰细胞正常分裂繁殖代谢及发育过程可能是癌症先天性畸形精神病等症的分子病理学及发病学基础可见铁蛋白在人体内的重要地位 2 贮存功能进入体内的贮存铁绝大部分以铁蛋白的形式贮存防止体内的铁过多丢失并可在还原系统的作用下陆续放出供应造血需要以维持铁供应量的及血红蛋白合成量的相对稳定 3 调节铁的吸收铁蛋白在肠粘膜内的含量有调节肠道吸收和转运铁的能力这就是粘膜阻塞论说明在生理病理情况下铁吸收的机理 4 转运铁的作用铁从细胞浆运输到线粒体的过程中铁蛋白起着中间载体作用 3乳铁蛋白lactoferrin 一种多肽链含铁蛋白摩尔质量77000含糖约5-6能结合2个铁 存在于人体各种外分泌物及中性白细胞内的颗粒中具有抗菌消炎提高免疫力的作用 人乳中100毫升约含150到200毫克乳铁蛋白 4无机铁 体内无机铁往往被氧化成三价溶解性