Биологическая роль железа
Другие рефераты
СОДЕРЖАНИЕ:
1. Биологическая роль железа
2. Железосодержащие органические
соединения в организме человека
3. Кинетика обмена железа
4. Этиология дефицита железа
5. Роль питания
6. Диагностическое и лечебное
применение железа
7. Библиография
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЖЕЛЕЗА
Для нормального роста и
выполнения биологических
функций человеку и животным кроме витаминов
необходим целый
ряд неорганических элементов. Эти элементы
можно разделить на 2
класса макроэлементы и микроэлементы.
Макроэлементы, к которым
относятся кальций, магний,
натрий, калий, фосфор, сера и хлор,
требуются организму в
относительно больших количествах (порядка
нескольких граммов в
сутки). Часто они выполняют более чем одну
функцию.
Более непосредственное отношение
к действию
ферментов имеют незаменимые микроэлементы,
суточная
потребность в которых не превышает
нескольких миллиграммов, т.е.
сопоставима с потребностью в витаминах.
Известно, что в пище
животных обязательно должно содержаться
около 15
микроэлементов.
Большинство незаменимых
микроэлементов служит в
качестве кофакторов или простетических групп
ферментов. При этом
они выполняют какую-нибудь одну функцию из
трех (по меньшей
мере) возможных функций. Во-первых,
незаменимый микроэлемент
сам по себе может обладать каталитической
активностью по
отношению к той иди иной химической реакции,
скорость которой в
значительной степени возрастает в
присутствии ферментного белка.
Это особенно характерно для ионов железа и
меди. Во-вторых, ион
металла может образовывать комплекс
одновременно и с субстратом
и с активным центром фермента, в результате
оба они сближаются
друг с другом и переходят в активную форму.
Наконец, в-третьих,
ион металла может играть роль мощного
акцептора электронов на
определенной стадии каталитического цикла.
Железо относится к тем
микроэлементам,
биологические функции которых изучены
наиболее полно.
Значение железа для
организма человека, как и в
целом для живой природы, трудно переоценить.
Подтверждением
этому может быть не только большая
распространенность его в
природе, но и важная роль в сложных
метаболических процессах,
происходящих в живом организме. Биологическая
ценность железа
определяется многогранностью его функций,
незаменимостью
другими металлами в сложных биохимических
процессах, активным
участием в клеточном дыхании, обеспечивающем
нормальное
функционирование тканей и организма человека.
Железо принадлежит к
восьмой группе элементов
периодической системы Д. И. Менделеева
(атомный номер 26,
атомный вес 55,847 , плотность 7,86 г/см).
Ценным его свойством
является способность легко окисляться и
восстанавливаться,
образовывать сложные соединения со
значительно отличающимися
биохимическими свойствами, непосредственно
участвовать в
реакциях электронного транспорта.
ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИЕ
ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
Железо, находящееся в
организме человека, можно
разбить на 2 большие группы: клеточное и
внеклеточное.
Соединения железа в клетке, отличающиеся
различным строением,
обладают характерной только для них
функциональной активностью
и биологической ролью для организма. В свою
очередь их можно
подразделить на 4 группы:
1. гемопротеины, основным структурным
элементом которых
является гем (гемоглобин, миоглобин,
цитохромы, каталаза и
пероксидаза);
2. железосодержащие ферменты негеминовой
группы (сукцинат-де-
гидрогеназа, ацетил - коэнзим А -
дегидрогеназа, НАДН ,- цитохром
С-редуктаза и др.);
3. ферритин и гемосидерин внутренних органов;
4. железо, рыхло связанное с белками и
другими органическими
веществами.
Ко второй группе
внеклеточных соединений железа
относятся железо-связывающие белки
трансферрин и лактоферрин,
содержащиеся во внеклеточных жидкостях.
КЛЕТОЧНОЕ ЖЕЛЕЗО
Гемоглобин,
содержащийся в эритроцитах, выполняет
важную для организма
газотранспортную функцию - переносит
экзогенный кислород и эндогенный
углекислый газ. Эритроцит по
отношению к гемоглобину играет роль
буферной системы, способной
регулировать общую величину газотранспортной
функции.
Дыхательный пигмент
крови - сложный белок, состоящий
из белковой молекулы - глобина, соединенной
полипептидными цепочками с 4 комплексами
гема. Глобин состоит из 2 пар ( )
полипептидных цепочек, каждая из которых
содержит 141-146 аминокислот. Гем,
составляющий 4% веса молекулы гемоглобина,
содержит железо в центре порфиринового
кольца. У здорового человека гемоглобин
гетерогенен. Нормальный эритроцит содержит
приблизительно 30 пг. гемоглобина, в котором
находится 0,34% железа.
Миоглобин - дыхательный
белок сердечной и
скелетной мускулатуры. Он состоит из
единственной полипептидной
цепочки, содержащей 153 аминокислоты и
соединенный с
гемпростетической группой. Основной функцией
миоглобина
является транспортировка кислорода через
клетку и регуляция его
содержания в мышце для осуществления сложных
биохимических
процессов, лежащих в основе клеточного
дыхания. Он содержит
0,34% железа. Миоглобин депонирует кислород
во время
сокращения мышц, а при их поражении он может
попадать в кровь и
выделяться с мочой.
Железосодержащие ферменты и
негеминовое
железо клетки находится главным образом в
митохондриях.
Наиболее изученными и важными для организма
ферментами
являются цитохромы, каталаза и пероксидаза.
Цитохромы делятся на 4
группы в зависимости от
строения геминовой группы:
n А - цитохромы с гем - группой, соединяющей
формилпорфин;
n В - цитохромы с протогем - группой;
n С - цигохромы с замещенной мезогем -
группой;
n Д - цитохромы с гем - группой, соединяющей
дегидропорфин.
В организме
человека содержатся следующие цитохромы:
а1, аз, в, в5, с, с1, Р450. Они представляют
собой липидные комплексы
гемопротеинов и прочно связаны с мембраной
митохондрии. Однако,
цитохромы в5 и Р450 находятся в
эндоплазматическом ретикулюме,
а микросомы содержат НАДН- цитохром С -
редуктазу. Существует
мнение, что митохондриальное дыхание
необходимо для процессов
дифференцировки тканей, а внемитохондриальное
играет важную
роль в процессах роста и дыхания клетки.
Основной биологической
ролью большинства цитохромов является участие
в переносе
электронов, лежащих в основе процессов
терминального окисления в
тканях.
Цитохромоксидаза является
конечным ферментом
митохондриального транспорта электронов -
электронотранспортной
цепочки, ответственным за образование АТФ при
окислительном
фосфолировании в митохондриях. Показана
тесная зависимость
между содержанием этого фермента в тканях и
утилизацией ими
кислорода.
Каталаза, как и
цитохромоксидаза, состоит из единственной
полипептидной цепочки, соединенной с гем -
группой.
Она является одним из важнейших ферментов,
предохраняющих
эритроциты от окислительного гемолиза.
Каталаза выполняет
двойную функцию в зависимости от концентрации
перекиси
водорода в клетке. При высокой концентрации
перекиси водорода
фермент катализирует реакцию ее разложения, а
при низкой - и в
присутствии донора водорода (метанол, этанол
и др.) становится
преобладающей пероксидазная активность
каталазы.
Пероксидаза содержится
преимущественно в лейкоцитах и слизистой
тонкого кишечника у человека. Она также
обладает защитной ролью, предохраняя клетки
от их разрушения
перекисными соединениями. Миелопероксидаза -
железосодержащий
геминовый фермент, находящийся в
азурофильных гранулах
нейтрофильных лейкоцитов и освобождается в
фагоцитирующие вакуоли
в течение лизиса гранул.
Активированное этим
ферментом разрушение белка клеточной стенки
бактерий является смертельным для
микроорганизма, а
активированное им йодинирование частиц
относится к бактерицидной
функции лейкоцитов. .
К железосодержащим
относятся и флавопротеиновые ферменты,
в которых железо не включено в геминовую
группу и необходимо только для реакций
переноса.
Наиболее изученной
является сукцинатдегидрогеназа,
которая наиболее активна в цикле
трикарбоновых кислот. Митохондриальные
мембраны свободно проницаемы для субстрата
фермента.
Негеминовое железо,
локализующееся главным
образом в митохондриях клетки, играет
существенную роль в дыхании
клетки, участвуя в окислительном
фосфолировании и транспорте
электронов при терминальном окислении, в
цикле трикарбоновых
кислот.
Ферритин и гемосидерин -
запасные
соединения железа в клетке, находящиеся
главным образом в
рети
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
