微量元素-铁.ppt
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1、铁的基础知识铁的基础知识lIron原子序数:原子序数:26,位于过渡系,位于过渡系的中央的中央,主要稳定氧化数主要稳定氧化数+2、+3;在生物体内铁还可以在生物体内铁还可以+4和和+5的氧的氧化数存在。化数存在。l人体内含铁量为人体内含铁量为60微克微克/克。克。l铁铁虽虽系系微微量量元元素素,由由于于其其重重要要的的生生理理生生化化作作用用及及诊诊断断治治疗疗疗疗效效,早早已已引引起起各各国国学者们的注意和研究。学者们的注意和研究。l52Fe比比59Fe和和55Fe半衰期短(仅半衰期短(仅8.2小时),小时),易于清除,适用于骨髓扫描及铁利用的易于清除,适用于骨髓扫描及铁利用的定位,也可用于
2、铁的吸收、血浆铁周转定位,也可用于铁的吸收、血浆铁周转率和早期表面放射性测定。率和早期表面放射性测定。l体内血液中铁元素含量范围体内血液中铁元素含量范围 l 全全 血:血:301301530mg/L 530mg/L l 红细胞:红细胞:9959951140mg/L 1140mg/L l 血血 浆:浆:0.710.711.27mg/L 1.27mg/L l 血血 清:清:0.670.671.87mg/L 1.87mg/L 铁在体内的含量和分布铁在体内的含量和分布 铁在体内存在的形式及特性铁在体内存在的形式及特性 l铁以铁以卟啉铁类和非卟啉铁类卟啉铁类和非卟啉铁类两大类形式存两大类形式存在于动物体
3、内在于动物体内 l卟啉铁类卟啉铁类:血红细胞内的血红蛋白血红细胞内的血红蛋白;肌红蛋肌红蛋白白;细胞色素和酶类细胞色素和酶类l非卟啉铁类非卟啉铁类:运铁蛋白运铁蛋白;铁蛋白铁蛋白;乳铁蛋白乳铁蛋白;含含铁血黄素铁血黄素;无机铁等无机铁等l每个红细胞约含每个红细胞约含2.8亿个血红蛋白分子亿个血红蛋白分子,每个每个血红蛋白分子含有血红蛋白分子含有4个铁原子个铁原子,血红蛋白摩尔血红蛋白摩尔质量质量64500,含铁含铁0.34%,以蚯蚓血红蛋白为例:以蚯蚓血红蛋白为例:卟啉铁类卟啉铁类:1 1、血红蛋白血红蛋白血红蛋白模型血红蛋白模型 组组成成血血红红蛋蛋白白的的蛋蛋白白部部分分珠珠蛋蛋白白,共共
4、有有4 4条条多多肽肽链链:一一对对链链,一一对对链链,前前者者每每条条链链含含有有141141个个氨氨基基酸酸单单位位,后后者者每每条条链链含含有有146146个个氨氨基基酸酸单单位位。每每个个亚亚铁铁血血红红素素基基包包在在一一条条多多肽肽链链中中,每每条链以三维空间有规律地折叠排列。条链以三维空间有规律地折叠排列。4 4条链集合在一起,形成一个条链集合在一起,形成一个655555655555()的球形分子。每个亚铁血红素中的铁原子可以携的球形分子。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,同时间接带一个氧分子,在血内参与氧的运输,同时间接作用与作用与 CO CO2
5、2 的转运和释放。的转运和释放。2 肌红蛋白肌红蛋白 l组成:组成:每个肌红蛋白含一个亚铁血红素,每个肌红蛋白含一个亚铁血红素,蛋白部分的分子量蛋白部分的分子量16700,含有,含有153个氨基个氨基酸的多肽链。酸的多肽链。l认为认为:是肌肉贮存氧的场所,用以支付运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。动时肌肉所负的巨大氧债。l如水生如水生哺哺乳类乳类(海豹海豹)肌肉中含有大量的肌肌肉中含有大量的肌红蛋白红蛋白,这是他们可以在水中长期游动的这是他们可以在水中长期游动的原因原因.3 细胞色素和酶类细胞色素和酶类 l 由铁组成或需铁的细胞色素和酶类,由铁组成或需铁的细胞色素和酶类,
6、参与体内复杂的氧化还原过程。参与体内复杂的氧化还原过程。l 在肌肉细胞内,细胞色素担负着电在肌肉细胞内,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。铁卟啉复合物破坏而解毒。非铁卟啉复合物非铁卟啉复合物 l1 1、运铁蛋白、运铁蛋白(transferrin,side
7、rophilin)transferrin,siderophilin):是由铁和:是由铁和1 1球蛋白组成。球蛋白组成。l在血液中在血液中 起运载铁的作用。起运载铁的作用。l摩尔质量为摩尔质量为8800088000,体内总含量约,体内总含量约1010克。克。l每一分子每一分子1 1球蛋白可以结合二个球蛋白可以结合二个FeFe3+3+l含含有有一一个个Fe3+的的运运铁铁蛋蛋白白,有有“快快”、“慢慢”两两型型;但但注注入入人人体体后后,“快快”和和“慢慢”两两型型运运铁铁蛋蛋白在释放进入组织时,并没有显著差别。白在释放进入组织时,并没有显著差别。l正正常常人人血血浆浆里里的的1球球蛋蛋白白,仅仅
8、1/3与与铁铁结结合合,共共含含铁铁3-4mg,占占全全身身总总铁铁量量的的0.12%,大大概注射概注射8mg铁才能使其全部饱和。铁才能使其全部饱和。l运运铁铁蛋蛋白白还还有有加加速速肠肠粘粘膜膜细细胞胞浆浆膜膜面面释释放放铁铁的作用。的作用。2、铁蛋白(、铁蛋白(ferritin)l是一种棕色的含铁蛋白质复合物。是一种棕色的含铁蛋白质复合物。l各种组织都含有铁蛋白。各种组织都含有铁蛋白。l摩摩尔尔质质量量为为460000460000,直直径径约约130130纳纳米米,内内腔腔6060纳米,可容纳纳米,可容纳45004500个铁原子。个铁原子。l作作用用:人人肝肝是是铁铁的的主主要要存存储储场
9、场所所,也也是是铁铁蛋蛋白白含含量量和和合合成成最最多多的的地地方方,肝肝内内的的铁铁约约50%50%以以铁铁蛋蛋白白的的形形式式存存在在。铁铁蛋蛋白白内内含含铁铁量量为为0.660.35ug/mg0.660.35ug/mg蛋白质蛋白质.铁蛋白的生理功能铁蛋白的生理功能 l1)保护功能保护功能:体内游离铁过多对机体十分有害。:体内游离铁过多对机体十分有害。l 铁蛋白能防止铁原子以离子状态存在或从结铁蛋白能防止铁原子以离子状态存在或从结 l 合物中逸出,避免对组织和细胞产生毒害作合物中逸出,避免对组织和细胞产生毒害作l 用用。l 如果铁从隔室封闭解脱后,产生自由基,如果铁从隔室封闭解脱后,产生自
10、由基,催化有害的生化反应,干扰细胞正常分裂、繁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。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。可见铁蛋白在人体内的重要地位。ll2)贮存功能贮存功能:进入体内的贮存铁,:进入体内的贮存铁,绝大部分以绝大部分以铁蛋白的形式贮存铁蛋白的形式贮存,防止体内的铁过多丢失,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要,以维持铁
11、供应量的及血红蛋白合成量的相对稳定。对稳定。l3)调节铁的吸收调节铁的吸收:铁蛋白在肠粘膜内的含量有: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调节肠道吸收和转运铁的能力这就是这就是“粘粘膜阻塞论膜阻塞论”,说明在生理病理情况下,铁吸收,说明在生理病理情况下,铁吸收的机理。的机理。l4)转运铁的作用转运铁的作用:铁从细胞浆运输到线粒体的: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。过程中,铁蛋白起着中间载体作用。3、乳铁蛋白(、乳铁蛋白(lactoferrin)l一种多肽链含铁蛋白,摩尔质量一种多肽链含铁蛋白,摩尔质量77000,含糖,含糖约约5-6%5-6%,能结合,能结
12、合2个铁。个铁。l存在于人体各种外分泌物及中性白细胞内的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。颗粒中。具有抗菌消炎提高免疫力的作用。l人乳中人乳中100毫升约含毫升约含150到到200毫克乳铁蛋白。毫克乳铁蛋白。4、无机铁、无机铁 l体内无机铁往往被氧化成三价,溶解性体内无机铁往往被氧化成三价,溶解性很低,生理意义不大很低,生理意义不大5 5 不稳定的铁储存或铁池不稳定的铁储存或铁池 l是是用用放放射射性性铁铁建建立立的的一一种种功功能能概概念念,它它代代表表很很快快和和血血浆浆铁铁交交换换并并且且迅迅速速进进入入早早幼红细胞的那一部分铁,共约幼红细胞的那
13、一部分铁,共约80-90mg80-90mg。铁的功能及生理学作用铁的功能及生理学作用 l1、铁参加血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、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,细胞色素氧化酶、过氧化物酶及触酶的合成,并与乙酰辅酶并与乙酰辅酶A、琥珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化、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,上述成生理功能;
14、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,最后产生各种谢过程紊乱,产生病理变化,最后产生各种疾病。疾病。l2、缺铁时、缺铁时3232P P进入肝脏细胞进入肝脏细胞DNA内的数量减少,肝内的数量减少,肝内合成内合成DNA受到抑制,肝脏的发育速度减慢,肝细受到抑制,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,细胞色素胞及其他组织细胞内的线粒体异常,细胞色素C的的含量减少,发生贫血,抑制生长发育。含量减少,发生贫血,抑制生长发育
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