ברזל: תכונות

יסוד העקבות הוא מרכיב חיוני מבין רבים חמצן- וקבוצות פעילות המעבירות אלקטרונים. מחסור בברזל מוביל לירידה בפעילות התלויים בברזל אנזימים מעורבים, במיוחד oxidoreductases ו monooxigenases.

הובלת ואחסון חמצן

כאבן בניין חיונית של המוגלובין, התפקיד העיקרי של ברזל זה להעביר חמצן מהריאות לאתר החמצון הסופי ברקמות. מגהץ מעורב גם באחסון של חמצן בצורה של מיוגלובין. כחלבון המם בעל שרשרת אחת, מיוגלובין מגביר את קצב דיפוזיה של חמצן מ אריתרוציטים (אָדוֹם דם תאים) לתוך הציטוזול ו המיטוכונדריה של שריר. המוגלובין כמו גם מיוגלובין מכילים כ 75% מכלל החמצן בגוף.

הובלת אלקטרונים

חָשׁוּב ברזלשברים המכילים כוללים את הציטוכרומים של שרשרת הנשימה המיטוכונדריאלית. אלה חיוניים להובלת אלקטרונים, העברת אלקטרונים לחמצן מולקולרי עד מַיִם נוצר. ברזל משמש כמקבל אלקטרונים בתהליך זה. מערכות ציטוכרום, ובמיוחד ציטוכרום c, ממלאות תפקיד גם באספקת אנרגיה סלולרית, מכיוון שהן נדרשות לייצור ATP - אדנוזין טריפוספט, תורם אנרגיה של האורגניזם. חמצון והפחתה

  • רדוקטזות של ריבונוקליאוטידים - זקוק לברזל כדי לזרז את השלב בסינתזת ה- DNA הקובע את קצב התגובה
  • מונו-אקסיגנאזות של חומצות אמינו - תפקידם של האנזימים התלויים בברזל הוא להאיץ את התגובות ליצירת מבשר הסרוטונין 5-הידרוקסיטריפטופן ומבשר הדופמין L-dopa; סרוטונין ודופמין הם נוירוטרנסמיטרים חשובים במערכת העצבים המרכזית
  • משפחת ציטוכרום P450 - בתיווך תגובות רבות בחילוף החומרים של קסנוביוטיקה (חומרים זרים) בעזרת ברזל כמתכת מפעילה, מעורבים בביוסינתזה של הורמוני סטרואידים, כגון הורמוני מין וקורטיקואידים, ויטמין D3, בחילוף החומרים של תרופות , פחמימנים ארומטיים ובסינתזה של חומצת מרה, בין היתר
  • Desaturases חומצה שומנית - היווצרות של בלתי רווי חומצות שומן.
  • Lipoxigenases - סינתזה של לויקוטריאנים, השייכים לסוג החומרים של איקוזנואידים, ממוקמים ב לויקוציטים (לבן דם תאים) וקשורים לתגובות אלרגיות או דלקתיות בגוף.
  • מתחמי מתכת-אנזים המכילים ברזל, כמו פרוקסידאזים, קטלאזות וחמצניזות - העברה הידרוגנציה ל מי חמצן, תורם לסילוק רדיקלי חמצן.
  • אין סינתזות ופרוקסידאזים, למעט גלוטתיון פרוקסידאזים - משפיעים על הרחבת כלי הדם (התרחבות כלי הדם על ידי הרפיית שריר חלק בכלי הדם), העברה עצבית - תקשורת בין נוירונים באמצעות סינפסות - ומצב חיסוני
  • העברת חמצן - מספקים העברת חמצן בחילוף החומרים המתווך.
  • הידרוקסילאזים המכילים ברזל - מווסתים דטוקסיפיקציה תהליכים בגוף.
  • סוכינאט דה-הידרוגנאז של מחזור הציטראט - מזרז את החמצון של סוצינאט לפומרט.
  • אקוניטזות במחזור הציטראט של המיטוכונדריה - מכילות ברזל כגורם קשור רופף - מרכז גופרית ברזל - וממלאות תפקיד חיוני כזרז לתגובה ההפיכה של ציטראט לאיזוציטרט.

תלוי ברזל אנזימים כוללים גם מחזורי גואניאט - cGMP כשליח שני - וטרנספרז אמינו-פוספוריבוזיל. אלה האחרונים חיוניים לסינתזת הפורין, המזרזים את הצעד הקובע את קצב התגובה.

פעולת חמצון

יוני ברזל חופשיים מסוגלים לזרז את תגובת הפנטון באמצעות סופר-חמצני ו- הידרוגנציה חמצן המגיב ליצירת רדיקלים חופשיים ותגובתיים אשר נקשרו לחמצון מוגבר לחץ והזדקנות תאית מוקדמת. רק חלבון התחבורה טרנספרין יש ל נוגד חמצון נכסים. על ידי קשירת ברזל, הוא מגן על תאים ורקמות מפני יוני ברזל חופשיים המפגינים השפעות חמצון אגרסיביות.

סינתזת קולגן

ברזל הוא יסוד קורט חיוני להידרוקסילציה של שרשראות הפוליפפטיד, מה שהופך אותו לחיוני להיווצרות תקינה וכן להתחדשות העצם, סָחוּס ו רקמת חיבור.

מאגרי ברזל גבוהים כגורם סיכון פוטנציאלי

יוני ברזל חופשיים מציגים השפעות רעילות. בתור חומרים חמצניים, הם קשורים להתפתחות מחלות לב וכלי דם - כגון כלילי. לֵב מחלה (CHD; מחלה כלילית כלי) וכתוצאה מכך אוטם שריר הלב (לֵב התקף) - ומחלות ניווניות ניווניות - למשל מחלת אלצהיימר or מחלת פרקינסון. יתר על כן, ברזל כנראה ממלא תפקיד כמזין מגביל לצמיחה ושכפול של תאי גידול. מחקר מארה"ב אישר כי רמות גבוהות של ברזל בסרום קשורות לסיכון מוגבר למחלות גידולים. כמנגנון בסיסי, נדון כי ברזל מקדם חמצון לחץ באמצעות הפונקציה הקטליטית העיקרית שלה בהיווצרות חמצן ציטוטוקסיות והרדיקלים ההידרוקסי, למשל במהלך התגובות של פנטון והבר-ווייס. כדי למנוע מחלות כאלה, יש להימנע מ צריכת ברזל מוגברת וכן מאגרי ברזל מוגברים. עומסי ברזל מתרחשים, למשל, כתוצאה משתייה מַיִם עם תכולת ברזל גבוהה, כלי בישול מברזל, תכופים דם עירויים, צריכה מוגזמת של ברזל תוספים, וכתוצאה מכרוני אלכוהוליזם או צריכה מוגברת של מקורות ברזל הניתנים לספיגה בקלות - למשל ברזל המם - ממזונות ממוצא מן החי. בהקשר זה, מחקרים מצאו מתאם חיובי בין סיכון לב וכלי דם - במיוחד הסיכון לאוטם שריר הלב (לֵב התקף) וצריכת ברזל heme, אך לא עם ברזל שאינו heme או צריכת ברזל כוללת. תוֹרַשְׁתִי המוכרומטוזיס הינה "מחלת אחסון ברזל" עקב מערכת העיכול המוגזמת והלא מבוקרת קליטה. אנשים הסובלים ממחלה אוטוזומלית רצסיבית זו הם בעלי סיכון מוגבר לקרצינומה של הכבד. בנוסף, אנשים מושפעים סובלים מחולשה, חומה-אפורה עור פיגמנטציה, או דלקת פרקים, בין יתר הסימפטומים. בשלבים מאוחרים יותר, נזק לשריר הלב (נזק לשרירי הלב), סוכרת mellitus או כבד שחמת עלולה להתרחש. כבד שחמת הכבד היא השלב הסופי של מחלות כבד כרוניות שונות, המאופיינות במוות של תאי כבד, וכתוצאה מכך לא פונקציונלית, קשרית. רקמת חיבור. בנוסף ל כבד סַרְטָן, המוכרומטוזיס חולים עשויים לפתח גידולים אחרים, כגון קרצינומה של השד (סרטן השד) או קרצינומה של המעי הגס (מעי גס וקרצינומה של פי הטבעת). הודעה חשובה. לפני שמתחילים לקחת מגהץ תוספת, הסרום פריטין הרמה צריכה להיקבע תמיד על ידי הרופא כדי לאתר מחסור בברזל! אנשים עם מוגבהות פריטין ריכוזים לא צריכים לקחת ברזל תוספים בשום פנים ואופן. קיים סיכון נוסף אם אנשים כאלה צורכים באופן קבוע מכיל ויטמינים תוספים. ויטמינים A, C ו- E מראים השפעות מעכבות כאשר מחסני הברזל מוגבהים וגורמים ישירות להפחתה לברזל חופשי בלתי מאוגד (Fe2 +) כתגובת פנטון.