Биохимические функции железа презентация

Биохимические функции железа Наиболее значимой функцией железа в организме является его участие в связывании, транспортировке и депонировании кислорода гемоглобином и миоглобином. обеспечивает транспорт электронов в окислительно-восстановительных реакциях организма (входит в состав цитохромов и железосеропротеидов) участвует в формировании активных центров окислительно-восстановительных ферментов

деление клетки; • биосинтетические процессы (в том числе и синтез ДНК); • метаболизм биологически активных соединений (катехоламинов, тиреоидных гормонов, коллагена, тирозина и др.); • энергетический обмен (около половины энзимов или кофакторов цикла Кребса содержат этот металл или функционируют в его присутствии).

1 функциональное (в составе гемоглобина, миоглобина, энзимов и коферментов); 2 транспортное (трансферрин, лактоферрин, мобилферрин); 3 депонированное (ферритин, гемосидерин); 4 железо, образующее свободный пул.

                               

Распределение железа в организме

Источники железа

Наличие в пище  фитиновой кислоты (сухие завтраки, растительные продукты),  кофеина и танина   (чай, кофе, напитки),  фосфатов, оксалатов (растительные продукты) ухудшает всасывание железа, т.к. образуются нерастворимые комплексы.

В пище железо в основном находится в окисленном состоянии (Fe3+) и входит в состав белков или солей органических кислот. Освобождению железа из солей органических кислот способствует кислая среда желудочного сока. Наибольшее количество железа всасывается в двенадцатиперстной кишке.

Аскорбиновая кислота, содержащаяся в пище, восстанавливает железо и улучшает его всасывание, так как в клетки слизистой оболочки кишечника поступает только Fe2+. В суточном количестве пищи обычно содержится 15 - 20 мг железа, а всасывается только около 10% этого количества.

Количество железа, которое всасывается в клетки слизистой оболочки кишечника, как правило, превышает потребности организма. Поступление железа из энтероцитов в кровь зависит от скорости синтеза в них белка апоферритина. Апоферритин "улавливает" железо в энтероцитах и превращается в ферритин, который остаётся в энтероцитах.

Постоянное слущивание клеток слизистой оболочки в просвет кишечника освобождает организм от излишков поступившего железа. Таким способом снижается поступление железа в капилляры крови из клеток кишечника.

Когда потребность в железе невелика, скорость синтеза апоферритина повышается. При недостатке железа в организме апоферритин в энтероцитах почти не синтезируется. Железо, поступающее из энтероцитов в кровь, транспортирует белок плазмы крови трансферрин

Всасывание железа

divalent cation transporter 1 - DCT1

Трансферрин - гликопротеин, который синтезируется в печени и связывает только окисленное железо (Fe3+). Поступающее в кровь железо окисляет фермент плазмы крови церулоплазмин. Одна молекула трансферрина может связать один или два иона Fe3+. В норме трансферрин крови насыщен железом приблизительно на 33%.

Трансферрин поступает в клетки благодаря наличию на их плазматических мембранах белков-рецепторов, от количества которых зависит скорость поступления железа в неэритроидные клетки. Избыток железа в клетках депонирует ферритин. Синтез апоферритина и рецепторов трансферрина регулируется на уровне трансляции этих белков и зависит от содержания железа в клетке.

Ферритин - олигомерный белок с молекулярной массой 500 кД. Он состоит из тяжёлых и лёгких полипептидных цепей, составляющих 24 протомера. Ферритин представляет собой полую сферу, внутри которой может содержаться до 4500 ионов трёхвалентного железа, но обычно содержится менее 3000. Тяжёлые цепи ферритина окисляют Fe2+ в Fe3+. Железо в виде гидроксидфосфата находится в центре сферы, оболочка которой образована белковой частью молекулы.

Молекула ферритина

Железо поступает внутрь и освобождается наружу через каналы (всего каналов 6), пронизывающие белковую оболочку апоферритина. Ферритин содержится почти во всех тканях, но в наибольшем количестве в печени, селезёнке и костном мозге.

Поскольку поступление ферритина в кровь пропорционально его содержанию в тканях, то концентрация ферритина в крови - важный диагностический показатель запасов железа в организме при железодефидитной анемии.

Суточная потребность Мужчины – 10 мг Женщины детородного возраста - 20 мг Беременные женщины – 40-50 мг Женщины во время лактации – 30-40 мг

Среднее потребление железа в разных странах от 10 - 22 мг/сутки, в РФ - 17 мг/сутки. Физиологическая потребность для взрослых - 10 мг/сутки (для мужчин) и 18 мг/сутки (для женщин). Беременные женщины – 40-50 мг. Физиологическая потребность детей - от 4 до 18 мг/сутки. Верхний допустимый уровень не установлен.

Железодефицитная анемия может наблюдаться при повторяющихся кровотечениях, беременности, частых родах, язвах и опухолях ЖКТ, после операций на ЖКТ

При железодефицитной анемии уменьшается размер эритроцитов и их пигментация (гипохромные эритроциты малых размеров). В эритроцитах уменьшается содержание гемоглобина, понижается насыщение железом трансферрина, а в тканях и плазме крови снижается концентрация ферритина.

Гемохроматоз. Когда количество железа в клетках превышает объём ферритинового депо, железо откладывается в белковой части молекулы ферритина. В результате образования таких аморфных отложений избыточного железа ферритин превращается в гемосидерин. Гемосидерин плохо растворим в воде и содержит до 37% железа.

Накопление гранул гемосидерина в печени, поджелудочной железе, селезёнке и печени приводит к повреждению этих органов - гемохроматозу. Гемохроматоз может быть обусловлен наследственным увеличением всасывания железа в кишечнике, при этом содержание железа в организме больных может достигать 100 г. Это заболевание наследуется по аутосомнорецессивному типу, причём около 0,5% европеоидов гомозиготны по гену гемохроматоза.

Накопление гемосидерина в поджелудочной железе приводит к разрушению β-клеток островков Лангерганса, как следствие этого, к сахарному диабету. Отложение гемосидерина в гепатоцитах вызывает цирроз печени, а в миокардиоцитах - сердечную недостаточность. Больных наследственным гемохроматозом лечат регулярными кровопусканиями. К гемохроматозу могут привести частые переливания крови, в этих случаях больных лечат препаратами, связывающими железо.