Железо — это очень важный химический элемент для всего живого. Это и не удивительно, ведь железо — один из самых распространенных металлов в земной коре, так что понятно, почему живое приспособилось к использованию именно этого металла в первую очередь.
У железа есть два стабильных состояния окисления — II и III. Не будем сейчас вдаваться в смысл этих римских цифр — просто можно принять к сведению, что различия обусловлены тем, как именно устроены внешние электронные оболочки атома железа. И между этими двумя состояниями атом железа может довольно легко переходить, в связи с чем железо и может принимать активное участие в разных биохимических процессах. Железо играет важнейшую роль и в переносе кислорода в клетки организма, и в переносе выделяемого клетками углекислого газа обратно в легкие, и в синтезе ДНК, в фиксации азота, в фотосинтезе.
Здесь можно запомнить еще то, что железо-II активно взаимодействует с кислородом, что приводит к возникновению опасных для клеток радикалов, поэтому в качестве средства для обеспечения реакций дыхания железо-II подходит, ведь на страже клеток стоят разные белки, которые деактивируют агрессивные свободные радикалы, а вот для хранения железа в организме такой вариант не подходит, и поэтому для этих целей используется железо-III.
Тут возникает небольшая сложность: железо-III очень плохо растворяется в воде при нормальных физиологических условиях, а ведь для клетки это неудобно — такой плохорастворимый элемент очень трудно переносить с места на место в водной клеточной среде. Но и эта проблема решается с помощью специальных белков. Они соединяются с железом-III и тогда уже образуются хорошо растворимые в воде молекулы, которые и переносят железо в кровотоке туда, куда надо.
У млекопитающих большая часть железа находится в составе гемоглобина, а также в составе миоглобина (там кислород хранится, чтобы при необходимости мышечные клетки его могли использовать), а также в молекулах трансферринов и ферритинов, выступающих в качестве складов железа.
Интересно, что поскольку миоглобин выступает хранителем кислорода, у тех животных, образ жизни которых сопряжен с ныряниями под воду, содержание миоглобина в мышцах в 10-30 раз выше чем у тех, кто нырять не любит и не хочет:) Когда снабжение мышц кислородом за счет дыхания уменьшается или прекращается, связанный миоглобином кислород освобождается и питает аэробный метаболизм в тех мышцах, которые в данный момент должны работать. И чем дольше животное проводит время под водой, тем больше у него концентрация миоглобина в скелетных мышцах. Может быть и люди когда-нибудь с помощью генной инженерии научатся проводить целые часы под водой — это было бы потрясающе, и аквалангисты навек стали бы благодарны тем ученым, которые бы такое придумали:)
Железосодержащие гем-белки цитохромы занимаются переносом электронов, а оксидазы и пероксидазы катализируют окисление кислородом и пероксидом водорода. Каталазы помогают разлагать пероксид водорода. В общем, я думаю, уже стало понятно, что железо в живых организмах занято разнообразными и полезными делами.
Основные запасы железа на Земле находятся в её ядре.