福建省光泽第一中学2020高中化学教师论文 铁元素在人体中的存在及功能

福建省光泽第一中学2020高中化学教师论文 铁元素在人体中的存在及功能摘 要铁元素是人体健康必不可缺少的元素，一个成年人体内约含有4g5g的铁，其中约60%70%存在于红血球中的血红蛋白内，约4 %存在于肌肉的肌红蛋白内，0.2%1%存在于细胞色素酶中，其他主要以铁蛋白和含铁血黄素的形式贮存于肝脏、肾、脾脏和骨髓的网状皮系统等组织器官中。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。铁缺乏会引起智力低下与生长发育迟缓，贫血及免疫力功能低下。铁过量主要是由于病理过程和通过各种途径进入人体的铁量增加。过量的铁在失控条件下，引起细胞成分的明显损伤，导致组织炎症和多器官的纤维化。因为铁是自由基反应的催化剂，可引起过氧化作用或细胞膜脂质和细胞内化合物的交联反应，致细胞老化或死亡。关键词：铁；微量元素；人体健康；铁过量Iron in the body of the existence and functionAbstractIron is an essential element to human health, an adult body contains approximately 4g 5g of iron, of which about 60% to 70% in the presence of hemoglobin in red blood cells, about 4% found in muscle with the myoglobin, 0.2% 1% exist in the cytochrome enzyme, the other major iron protein and the form of hemosiderin stored in the liver, kidney, spleen and bone marrow systems such as mesh skin tissues. Iron in the human body is the main function of the form of hemoglobin to participate in the transfer of oxygen, the process of exchange and breathing. Iron deficiency can cause mental retardation and growth retardation, anemia and immune dysfunction. Iron excess was mainly due to the pathological process and enter the body through a variety of ways to increase the iron. Excessive amount of iron in the out-of-control conditions, the apparent cause damage cells, leading to inflammation and organ fibrosis. Because iron is a catalyst for free radical reactions, can cause peroxidation and cell membrane lipids or compounds within the cross-linking reaction, caused by cell aging or death.Key words: iron; trace elements; human health;Iron overdose目 录1引言 2.1铁的吸收1 2.2铁的排泄.23铁元素与人体健康23.1铁不足与人体健康23.1.1老年人缺铁的危害33.1.2儿童缺铁的危害43.1.3孕妇缺铁的危害43.1.4长期缺铁会引发各种疾病53.2铁过量与人体健康63.3保持铁含量的平衡74结束语7参考文献8致谢91引言从古至今，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4g5g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。在人的一生中，婴儿期和青春期是最需要铁的时期。若食物中供给不足，将使机体出现缺铁性或营养性贫血，就可使血红蛋白合成减少，以致通过血红蛋白输送到身体各组织的氧减少，使组织缺氧，从而引起多种器官和组织的生理功能异常。轻度贫血患者症状一向不明显，仅面色苍白，稍微活动就心跳加快、气急，还伴随头晕、眼花、耳鸣、记忆力减退、四肢无力、食欲减弱、免疫功能下降、容易感冒。缺铁严重者，还能造成贫血性心脏病，可发现心脏增大等体征2。人体内红细胞不断地将吸进的氧气运送到全身各组织，现已查明红细胞运输氧气的功能全仗红细胞内具有独特吸氧本领的铁元素。所以铁是人体不可缺乏的微量元素之一，如果缺铁易发生缺铁性贫血等病症。但铁的摄取量，并非多多益善。如果长期摄取过量的铁，会引起多种疾病，甚至铁中毒。2 铁的吸收和排泄2.1铁的吸收铁主要在十二指肠和空肠上段吸收。吸收后在铜蓝蛋白的作用下氧化成，之后与转铁蛋白结合被转运到各组织，在组织细胞内与转铁蛋白分离并被还原成，血浆转铁蛋白将大部分铁转运到骨髓，用于合成，小部分运到组织细胞用于合成含铁蛋白或储存。食物中的铁一般分为两大类：血红素铁和非血红素铁。血红素铁主要来源于动物性食物中，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。其中，二价铁比三价更易吸收。二是机体状况对铁吸收的影响，情况大致如下：(1)胃肠因素。酸性胃液对保持铁的可溶性和还原性是有利的，因此体内缺乏胃酸或服用抗酸药可影响铁的吸收。(2)造血和铁贮存状况。许多研究证明，铁的吸收与体内铁的需要量和贮存量有关。一般贮存量多时其吸收较低，反之，贮存量低或需要量增加时则吸收率增高。(3)生长发育和年龄。铁吸收率随婴儿体内铁贮存减少而明显增加，但进人中老年阶段后随着年龄增加，机体对铁的吸收率则逐渐降低。三是膳食因素。食物的搭配是影响铁吸收的重要因素之一。膳食中的非血红素铁必须转变为亚铁才能被吸收。植物性食物中的膳食纤维、多酚类化合物、植酸盐、草酸盐等影响其吸收。另外，维生素、胡萝卜素、有机酸、动物性食物及某些单糖、脂类可促进铁的吸收3。3铁元素与人体健康3.1铁不足与人体健康 铁是人体中重要的微量元素之一，它是制造红细胞的核心元素，没有铁，血红蛋白就无法形成，没有血红蛋白携带和转运氧气，就会引起人体缺氧、窒息，所以，铁是人体不可或缺的极为重要的元素。缺铁会引起贫血，出现头晕、眼花、耳鸣、乏力、心慌、气急及皮肤、赫膜苍白等表现4。 3.1.1 老年人缺铁的危害任何年龄、任何性别都可以发生缺铁性贫血。但老年人比其他年龄的人群更易发生缺铁性贫血。众所周知，人体所需的铁质，都是从食物中摄取的。食物中的天然铁是一种溶解度很低的三价铁，不能被直接吸收。它进入消化道后，必须在胃液的作用下，转变为无机铁盐，并在肠道内还原为二价铁方能被吸收。由此可见，要确保机体能获取足量的铁元素，必须满足两个条件：一是食物中能提供足量的铁元素；二是胃肠道功能必须完善，能分泌足够的胃酸。但是，老年人往往难以满足这两个条件。通常，老年人大多食欲下降、偏食；普遍存在食量较小，进食量的减少必然造成铁的摄入不足；同时老年人的胃肠道功能大多减退，由于胃壁细胞萎缩，胃酸分泌减少，有些老年人还可能存在慢性腹泻，所以，老年人大多存在铁元素吸收较差的现象，常常处于摄人的铁元素不能满足正常的生理需求，容易发生缺铁性贫血5。造成老年人缺铁性贫血的第二个原因是慢性失血。老年人大多患有痔疮导致慢性出血，更年期妇女，除因痔疮出血外，功能性子宫出血更是常见的出血原因。所以，在老年人中，缺铁性贫血并非少见。既然缺铁是造成老年人贫血的常见原因，补充铁元素也就成了当务之急。老年人补充铁元素当以食补为主，含铁质较多的食物有两类动物类食品和植物类食品。富含铁质的动物类食品有猪、羊、鸡、鸭等动物血和肝脏，肉类含铁量次之6。富含铁质的植物类食品有海带、紫菜、黑木耳，其次为绿色蔬菜、谷类。乳类及乳制品中含铁量较低。动物类食品，如动物的血和肝、鱼、肉等富含血红蛋白和肌红蛋白，它们所含有的铁为血红素铁，可直接被肠粘膜所吸收，所以铁的吸收率较高。植物类食品中主要为三价铁，必须在胃酸或还原剂作用下，还原成二价铁，才能被吸收，所以吸收率较低，为5%10%。为了提高吸收率在食补过程中，可适当增加动物肝、血、瘦肉和鱼等动物性食品，因为这些食品中的血红素铁容易被吸收，但这些食品中的胆固醇含量较高，老年人是不宜摄食过多。其次，各种食物的合理搭配也可有效提高铁元素的吸收率， 谷类、蔬菜配合肉类等动物性食品，肉类食品中的蛋白质分解产物氨基酸可促使谷类和蔬菜中的三价铁转变为二价铁。所以，注意荤素菜搭配十分必要，单一食用素食，容易引起缺铁性贫血。食谱中若能再注意搭配些富含维生素的食品，如西红柿、辣椒、橙汁等可更有效地提高植物性食品中铁的吸收率。目前，市场上有铁强化食品，如铁强化面粉、盐和酱油等主副食品、进食后可提高铁的摄人量。祖国医学认为，红枣、桂圆、花生红衣等均有补血的功效，也可酌情食用6。过浓的茶和柿子应尽量不要食用, 因茶叶和柿子中的单宁可使食物中的铁质沉淀，影响铁元素的吸收。对已经出现明显的缺铁性贫血者，应在医生指导下，服用硫酸亚铁制剂，服用时别忘了须同时服用维生素C制剂，以提高铁剂的吸收率。此外，保持心情舒畅，参加力所能及的体育活动，如散步、做操、打太极拳等，均有助于增进机体抵抗力，增进食欲，促进食物消化、吸收，对预防贫血也至关重要。3.1.2 儿童缺铁的危害我国儿童缺铁较为普遍，平均约为37.9%，最高达50%以上，严重影响儿童的生长发育和身心健康7。缺铁对儿童的危害甚大，主要有以下几个方面：(1)缺铁性贫血。铁是合成血红蛋白的主要原料，缺铁可使血红蛋白合成困难，引起缺铁性贫血。患儿出现面色苍白、四肢无力，稍微活动容易疲劳，甚至头晕眼花、心悸气短。(2)生长受阻。缺铁患儿体重多低于正常，身材矮小，据调查青少年铁缺乏者的身高，普遍要比同龄的正常青少年低3厘米。(3)智力低下。缺铁影响儿童智力早已被科学家所证实。患有缺铁性贫血的学龄儿童，学习成绩明显低于正常学龄儿童。患儿注意力不集中，记忆力下降。人工智商测定，智商指数低于正常儿童。这是由于缺铁影响了多巴胺系统的功能所致。(4)精神神经改变。缺铁可使单胺氧化酶的活力降低，导致儿童出现精神神经系统症状，如儿童易烦操，爱发脾气，婴幼儿爱哭闹，常出现呼吸暂停综合征。(5)食欲减退。缺铁可引起胃酸分泌减少，出现食欲减退、消化不良，甚至胃肠粘膜萎缩，还可导致儿童异食癖。(6)免疫力低下。缺铁可降低淋巴细胞的活性，使免疫力下降，影响机体的抗病能力， 因此儿童易发生感染。(7)导致耳聋。近年来科学家研究发现缺铁可引起耳蜗血管纹萎缩和螺旋神经节退化而导致耳聋。(8)引起脱发。有人报道，女孩子脱发也与缺铁有关8。上述危害一般都是可逆的，只要及时补铁，大多数都能逐渐得到改善和恢复正常。3.1.3 孕妇缺铁的危害怀孕期的女性极易发生缺铁性贫血，这主要是因为孕期的女性对铁的需求比怀孕前增加近4倍，由于孕妇饮食中铁的含量低，长时间的铁摄入不足，使孕妇体内的游离铁和铁储备有所减少。首都医科大学附属北京朝阳医院妇产科主任医师王淑珍说，怀孕的妇女由于生理变化，血容量会随着生理需要的增加而有所增加，但红血球增加的速度则较慢，也就是说孕妇的血液被稀释了，所以怀孕后妇女不同程度贫血已成为一个普遍现象。育龄女性，特别是在妊娠期和哺乳期贫血，既影响胎儿发育，造成流产、死胎、早产、体重不足及新生儿疾病，又可诱发妊娠症，严重时影响孕产妇心脏功能，造成母子生命危险9。乳母贫血会使乳汁分泌减少、产妇恢复慢、抵抗力弱，容易发生某些感染性疾病，而且新生儿及婴儿的患病率也会增加。女性贫血，使体内细胞供氧受影响，还会加速人体衰老。王淑珍介绍说，孕妇要定期进行产前检查及验血。孕妇血清铁蛋白及血红蛋白检查是最敏感的指标。当血清铁蛋白低于12微克升或血红蛋白低于110微克升时，即可诊断为贫血。准妈妈们如果出现下列症状，很有可能是由于贫血引起的：由蹲着的姿势站起来时，头感到晕眩，眼前发黑；面色苍白憔悴，指甲和眼底的血色也显得不够饱满足实；容易疲惫和倦怠。目前，越来越多的女性因整天忙于事业而忽视了自我保健，从而出现各种疾病，导致生活、事业都受到不同程度的影响。据不完全统计，无孕史的职业女性患缺铁性贫血的比率正在逐年上升。由于工作繁忙，缺少身体锻炼，饮食营养不均衡，使体内缺铁而导致组织供氧中的血红蛋白不足，一旦遇到高强度的运动或正常生理周期时就很容易导致完全贫血。预防孕妇缺铁性贫血，应注意从饮食中补充铁。黑木耳、红枣、红豆含有较丰富的铁质，孕妇常食用，不仅能防治缺铁性贫血，还有滋补强力的功效。动物内脏中的铁含量往往高于动物的肉(如猪肝、牛肝、羊肝、鸡肝等)，不仅含铁量高，而且维生素的含量也很丰富。此外，必要时可在医生指导下服用铁剂10。3.1.4 长期缺铁会引发各种疾病部分女性对于长期贫血的问题，多不以为意。不过，医师提醒，严重缺铁性贫血可不只是头晕、目眩而已。日前三军总医院接获1名妇人，因为视野忽然变得昏暗、模糊，就医检查发现，竟是长期缺铁性贫血，引发视神经炎。三军总医院眼科部主任吕大文表示，这名患者的眼底镜检查显示，明显为缺铁性贫血的特殊视神经炎现象。抽血检查又发现，她的血色素只有正常人的一半左右，确认是因为长期贫血，导致视神经营养代谢障碍，出现视神经发炎。三军总医院社区医学部主治医师祝年丰指出，一般来说，女性每100毫升血液中，血色素量12到16毫克，男性13到17毫克都算是正常。当血色素过低时，就可能出现典型的贫血症状，如头晕、心跳加快或运动耐受不良。长期慢性贫血，可能会以疲倦、无力及全身不适等症状表现。以育龄女性来说，确实有不少人是因为子宮肌瘤等因素，导致经血量过多，血液流失太多，造成贫血11。许多缺铁性贫血患者认为，缺铁只会导致食欲下降、烦躁、乏力、皮肤干燥等症状。其实，缺铁的危害不只如此。有关专家指出铁元素缺乏易致舌、食管、胃和小肠黏膜慢性萎缩，使胃酸过低或缺乏。其后果是大量细菌在胃内聚集、繁殖并且使摄入体内的硝酸盐，与胃内胺类物质合成强致癌物亚硝胺。因此，正确补充和吸收铁元素，可有效预防胃部癌变及胃癌发生11。3.2 铁过量与人体健康人体内红细胞不断地将吸进的氧气运送到全身各组织。现已查明红细胞运输氧气的功能全仗红细胞内具有独特吸氧本领的铁元素，如果缺铁易发生缺铁性贫血等病症。但铁的摄取量，并非多多益善。如果长期摄取过量的铁，会引起多种疾病，甚至铁中毒。铁中毒有急性和慢性两种。急性铁中毒在成年人中比较少见，但儿童中常有发生。该病死亡率很高，约为20%。最近国内外报告的几例，无1例存活。可见铁中毒是严重危及生命的。一例18个月女童，误服硫酸亚铁511毫克，虽经多方抢救，仍于16小时后死亡。急性铁中毒的症状，是在一次口服大剂量铁剂之后，在1小时内出现上腹部不适、疼痛、恶心、呕吐，呕血及黑粪等消化道出血症状也常发生，不久可发生虚脱，病人面部呈灰紫绀色，不安或昏睡，呼吸急促，口鼻出血，很快进入休克以至死亡。慢性铁中毒，是由于长期服用过量的含铁药物所致。过量的铁在体内可沉积在肝、胰、甲状腺、肾上腺和胃的细胞中，可诱发人体患肝硬变、糖尿病和皮肤色素沉着为主的综合症，叫做特发性血红蛋白沉着症。南非的班图人饮用铁罐酿的，肝癌的发病率很高。这是因为，癌细胞在合成过程中，需要以铁为原料，体内多余的铁正好为癌细胞提“口粮”。此外，铁质过多，加重了脾脏的负担，抑制了人体免疫功能，使癌细胞乘虚而入。铁元素在心肌积过多，还会引起心律失常或心力衰竭。有人因长期食铁太多，还会引起了“斑秃”，甚至出现肝脏肿胀，形成“铁肝” 12-14。因此，服用铁剂应在医生指导下进行，并注意以下几点：(1)不宜用茶水送服，因为茶水中含有大量的鞣质，与铁结合成沉淀而不利于肠道对铁的吸收。(2)豆腐、牛奶等， 其中的钙磷也易与铁形成沉淀而不利于吸收，最好在服用铁剂治疗时，不吃这类食物。(3)不宜与四环素同服。四环素与铁等金属离子形成难吸收的络含物，同时影响这两种药物的吸收。(4)不宜与碳酸氢钠等制酸药合用。碳酸氢钠、胃舒平等可以中和胃酸，不利于铁的吸收。(5)不宜与芦丁同服。在芦丁的分子结构中含有5-羟基黄酮，它能与铁形成难吸收的螯含物，而降低疗效12。近期美国循环系杂志报道，芬兰国普大学，对1931名4260岁的男子，进行了5年多的观察研究，综合对照后的结论是，血清铁蛋白浓度高(20微克/升)的人，较血清铁蛋白正常者，患心脏病的危险性高2倍。血清铁蛋白的浓度每高出1%，患心脏病的危险性增加4%。最近，国内也有人用严格选择和精密仪器对38例冠心病人的血清铁及其他多种因素与正常做了综合对照研究，结论是血清铁水平与冠心病的发生呈正相关12。3.3保持铁含量的平衡人体内的铁元素含量不能过多也不能缺少，那么我们要怎么对待铁呢？我们应该遵循两个原则。第一个原则是“按需摄入”。婴儿或儿童期，生长发育迅速，造血旺盛，每天每公斤体重约需摄入铁0.51毫克左右，才能满足要求。一般食物中含铁量少，不会造成铁过多。有时反会出现缺铁性贫血，应摄入些含铁丰富的食物。要预防婴幼的缺铁性贫血， 必须选择富含铁的食物，同时还要考虑到铁的吸收和利用问题，如服硫酸亚铁、葡萄糖酸亚铁，加服维生素可促进铁的吸收。一般动物性食品铁的吸收率较高，达10%20%左右，而植物性食品铁的吸收率只有百分之几。铁含量高和吸收率强的食品，有鸡蛋黄、芝麻酱、动物肝脏、各种瘦肉、动物血液、木耳和蘑菇、黄豆及其制品、绿色蔬菜。同时铁锅使用的减少，是造成现代人摄取铁质来源减少的原因之一，使用铁锅烹调饭菜，可使食物中的铁元素含量增加10倍15-16。所以，世界卫生组织曾号召推广使用中国铁锅6。第二个原则是“铁储存不可过多”。血清铁水平是衡量铁储存的重要指标。女性绝经前因经血流失，血清铁在30毫克/毫升以下，对心血管没有危害，绝经后，血清铁会很快升高，冠心病也明显增加。所以，无论男人女人，50岁以后应控制铁摄入，减少铁储存。避免过量摄取动物肝、血、海蚕、虾米、海带、紫菜等含铁丰富的食物。奶、蛋、鱼类含铁较少，可以食用。如果血清铁过高，可多吃菠菜，其中的草酸有抑制铁吸收作用。多吃富含纤维素的食物。饮茶及咖啡，也可阻止铁吸收。但维生素C可促进铁吸收，应避免与食物同服。4结束语 铁缺乏重在预防，统计显示，铁缺乏一般起始于婴幼儿时期，且由于其对人体的伤害具有不可逆现象，所以铁缺乏的防治宜从早期开始。此外，在治疗铁缺乏时一定要做到在医生的指导下结合自身病因做到对症下药。补铁主要包括两方面一要做到合理膳食，均衡营养二要做到对症补铁。社会上补铁的保健品可谓不胜枚举，尽管一些产品含有一定量的各种形式的铁，但仍不能