微量元素------Fe
第十一组 演讲：任海文 1025400047
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铁的基础知识
• Iron 原子序数：26，位于过渡系的 中央,主要稳定氧化数+2、+3；在 生物体内铁还可以+4和+5的氧化 数存在。 • 人体内含铁量为60微克/克。
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• 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。
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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
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卟啉铁类: 1、血红蛋白
• 每个红细胞约含2.8亿个血红蛋白分子,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0.34%,以蚯蚓血红蛋白为例：
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铁的功能及生理学作用
• 1、铁参加血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、细胞色 素氧化酶、过氧化物酶及触酶的合成，并与乙酰辅 酶A、琥珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化酶、细胞色素还原 酶的活性密切相关。研究证明：三羧循环中有二分 之一以上的酶和因素含铁或者铁存在时才能发挥生 化作用，完成生理功能；缺铁或铁的利用不良时， 上述成分失常，导致氧的运输、贮存、二氧化碳的 运输及释放、电子的传递、氧化还原等代谢过程紊 乱，产生病理变化，最后产生各种疾病。
可容纳4500个铁原子。 • 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0.66±0.35ug/mg蛋白质.
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铁蛋白的生理功能
• 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
• 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。
• 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。
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• 2、缺铁时32P进入肝脏细胞DNA内的数量减少，肝 内合成DNA受到抑制，肝脏的发育速度减慢，肝细 胞及其他组织细胞内的线粒体异常，细胞色素C的含 量减少，发生贫血，抑制生长发育。
• 缺铁时还发现：1 ）体内无机盐及维生素的代谢紊乱， 致使滞留铅，增加镁、钴、锌的吸收量，血内维生 素C的含量减少，血小板的数目增多。
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2 肌红蛋白
• 组成：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。 • 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.
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3 细胞色素和酶类
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非铁卟啉复合物
• 1、运铁蛋白（transferrin,siderophilin)：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+
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• 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1/3与铁结合，共含 铁3-4mg，占全身总铁量的0.12%，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。
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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，
• 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。
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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毫克乳铁价，溶解性很低， 生理意义不大
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5 不稳定的铁储存或铁池
• 是用放射性铁建立的一种功能概念，它代表很 快和血浆铁交换并且迅速进入早幼红细胞的那 一部分铁，共约80-90mg。
• 52Fe比59Fe和55Fe半衰期短（仅8.2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。
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铁在体内的含量和分布
• 体内血液中铁元素含量范围
• •全 血：301～530mg/L • •红细胞：995～1140mg/L • •血 浆：0.71～1.27mg/L • •血 清：0.67～1.87mg/L
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。 •
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• 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。
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血红蛋白模型
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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，每条链以三维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（Å ）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。