Železo je nejrozšířenější přechodný kovový prvek a druhý nejrozšířenější kov na Zemi, je také hojně zastoupen i ve vesmíru. Lidstvu je znám již od pravěku. V přírodě se minerály železa vyskytují velmi hojně a železo se z nich získává redukcí ve vysoké peci.
Objev výroby a využití železa byl jedním ze základních momentů vzniku současné civilizace. Železo má všestranné využití při výrobě slitin a pro výrobu většiny základních technických prostředků používaných člověkem. Velmi významné jsou také sloučeniny železa, ať už jde o anorganické, organické nebo komplexní. Železo je také velmi významným biogenním prvkem, v organismu se podílí na přenášení kyslíku k buňkám a tím umožňuje život mnoha organismů na naší planetě.
Železo patří mezi tzv. mikrobiogenní prvky, které tvoří obvykle méně než 0,005% hmotnosti. V lidském těle se nachází asi 3 - 4 gramy železa. Z tohoto množství
- 65-70 % se nachází v molekulách hemoglobinu.
- 3-4 % v myoglobinu
- asi 1 % v enzymech (cytochromy, cytochromoxidasa, peroxidasa aj.)
- 0,1 % je tzv. transportní (plazmatické) železo, nejvíce ve vazně na transferrin
- 15-30 % připadá na zásobní železo, které je vázáno na bílkoviny (ferritin, hemosiderin)
Ztráty železa jsou asi 0,5 - 1 mg za den, u žen větší ztráty 1,5 - 2 mg mají příčinu v menstruaci. Podíl vstřebaného železa je pouze 3 - 6 %. Doporučená denní dávka je 20 mg. Minimální denní přívod železa nezbytný pro červenou krvetvorbu je 10 - 15 mg.
Hlavním zdrojem železa v potravě je maso, především vnitřnosti jako játra, srdce a slezina. Zdrojem železa jsou ale i luštěniny, listová zelenina a některé ovoce jako například jahody.
Železo v hemoglobinu
Organokovová komplexní sloučenina hemoglobin hraje totiž klíčovou roli v transportu kyslíku z plic do tělesných tkání a je proto nezbytná pro dýchání.
Chemicky je hemoglobin tvořen porfyrinovým skeletem složeným ze 4 pyrrolových jader, jejichž dusíkové atomy směřují do středu kruhu a komplexně váží atom železa. Porfirinová struktura je v přírodě velmi běžná, zelené rostlinné barvivo chlorofyl s porfirinovým skeletem má za centrální atom hořčík a s jeho pomocí produkují rostliny kyslík (fotosyntéza) a současně přeměňují energii slunečního záření na energeticky využitelné organické sloučeniny sacharidy.
Hlavním nositelem hemoglobinu v krvi jsou červené krvinky, které fungují jako přenašeč kyslíku z plic do organizmu. Důležitý je fakt, že vazebná energie mezi atomem železa a molekulou kyslíku je relativně značně nízká a tak může hemoglobin v tkáních s nízkým obsahem kyslíku uvolňovat jeho molekulu a naopak v plicních sklípcích bohatých kyslíkem molekulu kyslíku vázat a transportovat dále.
Porucha přenosu kyslíku nastává v případě, že se do plic dostane molekula s podobnými vazebnými charakteristikami jako kyslík. Nejběžnějším případem je zde oxid uhelnatý CO, který se váže na hemoglobin stejně ochotně jako kyslík, energie této vazby je však větší a dochází tak k zablokování přenosu kyslíku díky nevratnému obsazení molekul hemoglobinu oxidem uhelnatým. Protože komplexní sloučenina CO s hemoglobinem má intenzivně červenou barvu, projevuje se otrava oxidem uhelnatým zčervenáním sliznic postižené osoby.
Metabolické příčiny snížené tvorby červeného krevního barviva jsou obvykle vyvolány nedostatkem železa v přijímané potravě, ale nízké množství hemoglobinu může být způsobeno i vysokou ztrátou krve při úrazu, porodu apod. Navenek se tento stav projevuje chorobnou bledostí a zvýšenou únavou postiženého, medicínsky je tento stav označován jako chudokrevnost neboli anémie. Zvýšené riziko anémie nastává především u žen při porodu, ale částečně i při běžné menstruaci.
Železo v rostlinách
Stejně jako ostatní minerály, i železo rostlina přijímá s vodou z půdy. Fe3+ ionty v půdě jsou obtížně rozpustné, proto rostlina vylučuje do svého okolí organické látky, které s železem reagují a tvoří cheláty. Tyto cheláty se vážou na membránu, na které se železo redukuje z Fe3+ na Fe2+ Fe3+ chelátreduktasou. Fe2+ pak vstupuje do buňky. U poaceae se vylučované látky nazývají fytosiderofory a skrz membránu procházejí neredukované Fe3+ ionty. Fytosiderofory jsou případem fytometaloforů, neboť takto lze přijímat i jiné kovy. Železo se dále transportuje xylémem. Skladováno je ve fytoferitinu, což je proteinový obal, obalující 5000 - 6000 iontů železa.
Nedostatek železa způsobuje světlé skvrny na listech, přebytek jejich bronzový nádech.
