铁元素的生理功能及其研究进展

生物化学fe元素代谢概述说明以及解释1. 引言1.1 概述在生物体内，铁（Fe）元素是一种非常重要的微量元素，并在许多生物化学过程中扮演着关键角色。

对于维持人类健康和正常代谢功能来说，铁元素在体内的吸收、转运和代谢至关重要。

本文将对生物化学中铁元素的代谢进行概述和说明。

1.2 文章结构本文将按照以下结构进行阐述：首先介绍铁元素在生物体内的重要性，包括其在蛋白质合成、呼吸链和DNA合成等方面的作用；接着解析铁元素在生物体内吸收与转运的过程，包括直接吸收和间接转运两种机制；然后探讨铁元素代谢调控的机制，如肝脏激活器Hepcidin等；之后讨论铁元素代谢异常与疾病相关性，分别涉及缺铁性贫血以及其他缺铁相关疾病、铁过载相关疾病以及其他与铁元素代谢异常有关的疾病；最后介绍实验方法和技术在铁元素代谢研究中的应用，包括原位杂交技术、免疫组化技术以及分子生物学技术等方面；最后进行总结与展望。

1.3 目的本文的目的是为读者提供一个全面了解铁元素代谢在生物体内重要性、机制以及相关疾病的综述。

同时也介绍了一些常用于铁元素代谢研究的实验方法和技术。

通过阅读本文，读者将能够深入了解铁元素在生物体内的重要作用，并理解铁元素代谢异常如何导致多种相关疾病。

此外，对于那些从事或有兴趣进行铁元素代谢研究的科学家和医务人员来说，本文还可以为他们提供指导和参考。

通过更好地认识铁元素代谢，我们将掌握预防和治疗相关疾病的方法，并有可能开发更有效的治疗策略。

2. 生物化学fe元素代谢2.1 fe元素在生物体内的重要性铁（Fe）是生物体中一种重要的微量元素，它在许多生物化学过程中起着关键作用。

首先，铁是血红蛋白的组成部分，负责氧气的运输和释放。

此外，铁还参与细胞呼吸过程中线粒体中电子传递链的组成，并作为辅酶A、DNA合成和呼吸链复合物等多个生物化学反应中所需的金属活性位点。

2.2 fe元素的吸收与转运人体通过进食来摄取铁元素，其中非血红蛋白态铁主要存在于植物食品中，并以二价（Fe2+）或三价（Fe3+）形式存在。

铁元素的生理功能由于缺铁性贫血对人类健康(特别是对于女青年和妊娠妇女)造成危害，所以很早以前，人们就通过对这种病的观察研究而认识到铁对健康的重要性。

铁作为一种药物用于治疗人类的疾病已有数百年的历史，我国古代劳动人民早就发现中药皂矾可以治疗“血虚萎黄”，而皂矾的主要成分就是硫酸铁。

在l664年Sydenham就曾用含铁的酒类治疗缺铁性贫血(那时称青春期萎黄病)。

人们还知道用铸铁锅烹饪的食物可以增进健康、防治贫血。

1831年Blaud首先用二价铁治疗单纯性贫血。

同年Frodisch证明萎黄病患者血液里铁含量比健康人低。

至此，有关铁对生物体的重要生理作用的研究达到了较高水平。

二十世纪五十到六十年代，随着血液、组织中含铁量的精密测定方法和同位素示踪技术的应用，人们才开始研究铁的吸收代谢机制，而且发展迅速。

随着科学技术的进步，人们对于铁的认识已从感性阶段进入理性阶段，从更深层次上即分子生物学水平上认识到铁的功能。

众多营养学者认识到：饲料营养素作为动物的外部环境因子与其基因表达存在着广泛的互作，使得通过改变日粮中的组分来控制个体的基因表达，获得人们理想的动物变得日益可行。

1、机体对铁的吸收和分布近端小肠(十二指肠和空肠)是铁吸收的主要部位，也是调节铁平衡的一个关键环节。

动物消化道的其它部位如胃、回肠、盲肠也能吸收少量的铁。

Darrell 于1965年利用结扎小肠段技术，研究得到大鼠不同消化道部位吸收铁的能力依次为：十二指肠>回肠>小肠中段>胃。

由此可见，动物整个消化道都可以吸收铁，但主要吸收部位在十二指肠。

虽然整个消化道都可吸收铁，但动物采食的铁仅有很少部分(5％～8％)被吸收，其余的则通过肠道随粪便排出。

大约有三分之二的机体铁存在于红细胞的血红蛋白和肌肉的肌红蛋白中，20％的铁以不同形式存在于肝、脾和其他组织中，剩余的以不可利用形式存在于肌球蛋白、肌纤凝蛋白和金属结合酶中。

机体内铁的稳定态主要受肠道对铁的吸收率的控制。

生物铁转运机制的研究进展生物铁转运机制是生物体内非常重要的一部分。

铁元素对于生命体的健康和正常生长发育具有重要作用。

铁在人体内是血红蛋白和肌红蛋白的关键成分，并在细胞的氧代谢和呼吸中起着核心作用。

然而，铁元素的反应活性高，而人体内的铁存在形式多样，生物体内需要一套细致的机制来控制铁元素的运输，有效利用和排泄。

本文将介绍生物铁转运机制的一些研究进展及其相关重要问题。

1. 铁离子在细胞内的多种转运方式铁元素在体内可分为两种状态：铁离子形式和铁载体蛋白形式。

铁离子易于形成包括氢氧根、酰胺等过程中间体，反应性极强，并容易与其他原子或分子形成复合体。

细胞内的铁分为两种形式，一种是可溶性的，呈二价自由态（Fe2+），称为铁离子；另一种是复合型铁，包括贮铁蛋白类、血红蛋白、肌红蛋白等铁载体蛋白。

铁元素的多种转运方式涉及到多种类型的基因和蛋白质元件。

这些元件中的一部分可以将铁离子或者可溶性的铁盐转运到细胞内。

例如饥饿诱导基因FepA编码饥饿诱导蛋白，是一种上调受体，可以识别、结合和转运细胞外二价铁盐包括FeCl2等。

携带铁的蛋白分为可溶性贮铁蛋白和贮铁蛋白家族。

2. 铁离子信道的发现铁转运的研究始于铁载体蛋白的发现和分析，研究者主要关注于铁离子的转运，也就是如何将铁离子转移到铁载体蛋白内。

事实上，在转运蛋白之前，铁离子进入细胞的途径和转移的机制是非常重要的。

一个重大发现是，许多细菌有表面铁离子信道(proton-driven ferric-enterobactin ion channel)用于铁离子的主动进入，膜中铁离子信道采用对质子跨膜转移作为能源，结构基本均为α螺旋。

此时，人们开始意识到铁的离子通道作用和多种铁离子转移方式与转运蛋白之间的互动关系。

3. 铁传感和调控铁在生物体内数量有限但是需要的场合却几乎无处不在。

因而，铁的传感机制保证了生物组织中铁的浓度保持在正常范围内。

铁离子感应蛋白(Iron-responsive element-binding protein )的调节和铁离子感应元件(Iron-responsive element)的识别提供了铁代谢调控的细分信号。

铁的营养作用及在畜牧业生产中的应用研究进展THE ROLE OF NUTRITION AND THE APPLICATION OF LIVESTOCKPRODUCTION IN PROGRESS山东农大动科学院动物营养专业张志浩 s2*******摘要：铁是动物体必需的微量元素，在动物生产上应用广泛。

本文综述了铁的营养生理功能及在生产上的应用，并对无机铁(硫酸亚铁)，有机盐铁和氨基酸螯合铁等不同形式的铁制剂在动物生产中的应用做了较全面的比较，目前最有效的，最具有发展前途的是氨基酸螯合铁。

Abstract ：Iron is essential trace element in animals, are widely used in animal production. This paper reviews the physiological function of iron nutrition and the application in production, and inorganic iron (ferrous sulfate), organic Salt and Iron and amino acid chelated iron and other forms of iron preparations in the application of animal production has done a more comprehensive comparison, the most effective, the most promising is the amino acid chelated iron.关键词：铁，营养作用，畜牧生产，应用研究Key words: iron, nutrition and the role of livestock production, applied research铁是动物体必需的微量元素，在动物体代谢过程中起着极其重要的作用。

补铁3.一般女性4.孕妇及产后5.老年人参考信息1.高效补铁2.快速补铁展开编辑本段简介定义补铁是通过食物或药物方法为人体额外补充必须的、适量的无机铁或有机铁化合物，从而补充铁元素以达到强身健体、预防或辅助治疗疾病目的的过程。

[1]过程通过相关资料自测或到相关医疗机构就诊从而确定机体缺铁，根据本过程通过食物或药物方法逐渐补充铁元素，达到最终的治疗或保健目的。

[2]编辑本段铁元素研究史18世纪，Menghini用磁铁吸附干燥血中的颗粒，注意到血液中含有铁；血红蛋白分子构成1982年，Bunge注意到婴幼儿容易缺乏铁；1928年，Mackay最早证明铁缺乏是伦敦东区婴幼儿贫血盛行的原因，她认为提供铁强化的奶粉可缓解贫血；1932年，Castle及其同事确证：无机铁可用于血红蛋白合成。

生理作用1、组成血红蛋白以参与氧的运输和存储铁是血红蛋白的组成成分，血红蛋白参与氧的运输和存储。

由于体内铁的储存不能满足正常红细胞生成的需要而发生的贫血称为缺铁性贫血，一般缺铁持续3～5个月时发生。

2、组成肌红蛋白、脑红蛋白二者与血红蛋白结构近似，是携氧、储氧球蛋白。

3、直接参与人体能量代谢人体细胞内呼吸的氧化呼吸链中，很多酶是含血红素铁酶。

美国高山人体能超常与每天摄入大量的铁有关系。

血红蛋白分子构成4、对人体免疫系统有影响人体内的铁无论是缺乏或过量都会对人体的健康构成威胁，只有正常含量的铁才能保证人体健康。

吸收代谢成人体内铁的总量约为4-5g，其中72%以血红蛋白、3%以肌红蛋白、0.2%以其他化合物形式存在；其余则为储备铁，以铁蛋白的形式储存于肝脏、脾脏和骨髓的网状内皮系统中，约占总铁量的25%。

德国学者等于2000年发现了第三类携氧球蛋白，脑红蛋白。

食物中的铁分为血红素铁和非血红素铁，动物肝脏、动物血、红肉中主要是血红素铁，可直接被吸收，吸收率高；植物性食物中主要是非血红素铁，主要以Fe(OH)3络合物的形式存在，在胃酸作用下，还原成亚铁离子，再与肠内容物中的维生素C、某些糖及氨基酸形成络合物，在十二指肠及空肠吸收，所以维生素C可以促进食物中非血红素铁的有效吸收。

铁元素在植物中的作用-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:铁元素在植物中起着至关重要的作用。

作为一种微量元素，铁元素是植物正常生长和发育所必需的。

它在许多生物体内是重要的组成部分，包括植物。

植物通过根系从土壤中吸收铁元素，并将其转运到不同的组织和器官。

铁元素在植物体内参与了许多生理和代谢过程，包括光合作用、呼吸作用、氮代谢和植物激素合成等。

然而，尽管铁元素对植物生长发育至关重要，但它在土壤中往往以难溶性的形式存在，使得植物对其吸收和利用受到限制。

植物必须通过一系列的机制和调控过程来增加对铁元素的吸收和利用效率。

这涉及到植物与土壤微生物的相互作用、根系解剖结构的调整、根分泌物的作用等。

此外，铁元素的吸收和利用还受到土壤pH值、氧气浓度和其他环境因素的影响。

本文将综述铁元素在植物中的重要性以及其对植物生长发育的影响。

进一步探讨铁元素在植物中的吸收与转运机制，并总结铁元素在植物体内的作用。

最后，我们将探讨铁元素供应对植物生长发育的启示，并展望未来对植物铁元素研究的方向。

通过深入了解铁元素在植物中的作用，我们可以更好地为植物提供适宜的铁元素供应，促进植物的生长和发育。

1.2文章结构文章结构：文章的结构是指整篇文章的组织框架和章节安排。

一个良好的结构可以使文章的逻辑清晰，读者易于理解。

本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分主要介绍了本文的背景和目的。

在概述中，简要介绍了铁元素在植物中的作用。

文章结构部分主要说明了文章的大致章节安排。

正文部分是文章的核心部分，主要围绕铁元素在植物中的作用展开。

其中，2.1节详细介绍了铁元素在植物中的重要性，包括其参与植物光合作用、呼吸作用、氮代谢、DNA合成等方面的作用。

2.2节则探讨了铁元素对植物生长发育的影响，包括其对植物根系、叶片生长和形态的影响。

2.3节重点介绍了铁元素在植物中的吸收与转运过程，包括铁元素的吸收渠道、转运蛋白以及相关调控机制等。

结论部分对铁元素在植物中的作用进行总结，并提出了对植物铁元素供应的启示。

植物缺铁机理研究浅述陆海明植物缺铁是世界农业生产中面临的一个严重而普遍的问题(Korcak,1988)。

早在150多年前Gris就已经对缺铁现象有所描述，他发现生长在石灰性土壤中的葡萄叶片出现的失绿症状与缺铁有关。

关于铁在植物体内的营养以及缺铁的生理机制一直是植物营养学家关心的问题。

本文就缺铁机理的研究作简单的回顾。

一、铁元素的生理功能及其在土壤中的含量铁是植物所必需的微量营养元素之一，大多数植物的含铁量为100~300mg/Kg（干重），且常随植物种类和植株部位的不同而有差别。

铁是叶绿素合成所必需的营养元素；它参与植物细胞内的氧化还原反应和电子传递，铁可以与某些有机物结合形成具有强氧化还原能力的血红蛋白，铁也是铁硫蛋白的重要组成部分；植物细胞的呼吸作用中许多酶如细胞色素氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等都含有铁。

尽管在多数土壤中全铁的含量并不低，但可被植物吸收利用的可溶性铁含量却很低。

土壤溶液中的铁浓度为10-20-10-6mg/l (Romheld and Marschner,1986)，在石灰性土壤中约为10-10mol/l（O’Conner et al. , 1971），主要以三价铁的氧化物，氢氧化物、碳酸盐的形态存在。

铁的溶解度受pH的影响很大，pH每降低一个单位，铁的溶解度约增加1000倍，可溶性铁在pH为 6.5-8.0时达到最低，当pH>7.5时, 铁的溶解度降低到10-20mol/l (Lindsay and Schwab,1982)。

Lindsay (1972)从理论上计算后认为,如果靠质流来满足植物对铁的需求,铁的总浓度至少应高达10-6mol/l。

然而，要达到这一水平，只有在土壤pH 3时才能实现，而绝大多数土壤的pH值都远高于3。

全世界约有25%—30%的土壤存在潜在缺铁的问题(李泽岩，1984)，呈“补丁”状分布于世界各地。

进一部研究表明，缺铁土壤大多是干旱、半干旱地区的石灰性土壤（Chen and Barak, 1982）。

铁的生理功能
铁元素（Iron，Fe）是一种重要的微量元素，在身体内添加适量的铁，是构成
我们身体每一个有机体以及Amino酸、蛋白质、维生素等物质组成的必要元素，
对于人类身体有着极其重要的影响和作用。

首先，铁对于人体具有重要的血液组成和运输功能，当血液中含铁水平不足时，就会出现贫血的症状，造成诸如虚弱无力、头昏眼花等症状，甚至引起失去体力以及意识，长此以往可能影响人体正常的新陈代谢和生理性功能，因此，维持正常含量铁是有助于强大血液，保持人体生理性健康的十分重要。

其次，铁可使我们有更多的体能来应对日常生活，它帮助我们保持活力，而且能够有效地抵抗疲劳状态，有助于加强大脑的理解能力和学习能力，让学习和工作效率更加高效，对身心健康有很多好处。

最后，铁还可以帮助人体抵抗病毒的侵略和免疫，在我们代谢以及免疫系统有重要的促进作用，使病毒和疾病无法被抵抗，以维持正常的免疫状态。

此外，铁还有助于恢复我们疲乏的身体，减轻疲劳状态，改善睡眠质量。

总之，铁对于身体健康有着巨大的作用，它有助于维持血液运输功能的正常，保持身体的正常活动，帮助抵御病毒入侵，提高学习和工作效率，缓解身体疲劳以及改善睡眠质量，因此，消耗量的补充，对于身体的健康是十分重要的。

铁元素在人体中的存在及功能从古至今，探索生命之谜，保护人体健康，长命百岁已成为人类梦寐以求的美好愿望。

在自然界92种天然元素，目前已有81种在人体内检出，其中氧、碳、氢、氮、钾、钠、钙、镁、硫、磷、和氯元素在人体内含量比例很大，也是人体内必需元素。

而发现许多元素在人体内的含量不足人体重量的万分之一，总量之和也不足人体体重的千分之一，故取名微量元素。

微量元素是人体中酶、激素、维生素等活性物质的核心成分，它在机体的组成及生理过程中起着十分重要的作用。

因此，微量元素又被誉为量少功奇的元素。

目前被公认为人体必需的微量元素已有15种，即铁、碘、铜、锌、锰、钴、铬、钼、镍、钒、硒、砷、氟、硅、锂。

在人体所必需的十多种微量元素中，铁元素在重要性上和在含量上都属首位。

铁在人体内的分布极为普遍，几乎所有组织中都有，其中以肝、脾中含量最高，其次是肺。

一个正常成年人，人体中含有约4g～5g铁，相当于一根小铁钉的重量，其中约65%～70%存在于血红蛋白、20%～30%存在于肝、脾、骨髓等网状细胞及肠上皮细胞的蛋白中、4%则分布于肌红蛋白和各种细胞色素氧化体系的酶中[1]。

铁在人体内的主要功能是以血红蛋白的形式参加氧的转运、交换和呼吸过程。

铁在人体内的存在形式可分为两大类：血红素类和非血红素类。

血红素类主要有血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素及酶类；非血红素类主要有运铁蛋白、乳铁蛋白、铁蛋白、含铁血黄素及一些酶类。

2 铁的吸收和排泄2.1铁的吸收可与血红蛋白和肌红蛋白中的原叶琳结合，不受植酸盐和草酸盐等的影响，直接被肠粘膜上皮细胞吸收。

因此，血红素铁的吸收率高且不受肠腔内影响铁吸收因素的干扰。

非血红素铁主要来源于植物性食物中，在吸收前必须与结合的有机物分离，并转为可溶性二价离子状态，才易被吸收。

因此，非血红素铁的吸收在很大程度上受膳食因素的影响，主要有以下几方面：一是摄入铁的量。

在一般清况下，机体摄入铁量增加，吸收量也增加，虽然大量摄入时吸收的百分率很低，但吸收的绝对量仍然增加。