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Eisen
Eisen ist ein ausserordentlich wichtiges Bioelement, das in allen lebenden Zellen verbreitet ist. Eisen bindet spezifisch und mit hoher Affinität kleine Moleküle - wie Sauerstoff - und ist damit ein ideales Mittel, um diese zu manipulieren. Eisenionen können leicht zwischen der Ferri (III)- und der Ferro (II)-Form wechseln und stellen damit eine Möglichkeit dar, einzelne Elektronen zu transportieren. Molekularer Sauerstoff oxidiert Eisen zur schwerlöslichen Ferri (III)-Form. oxidiert. Dabei entstehen giftige, reaktive O2-Derivate (ROS, reactive oxygen species). Freies Eisen - sowohl Fe (II) als auch Fe (III) - in wässriger Lösung und in der Gegenwart von O2 ist toxisch. Eisen wird daher im Organismus durch spezialisierte Proteine sequestriert, das gilt sowohl für den Transport (Transferrin) als auch für die Speicherung (Ferritin).
Der menschliche Organismus enthält etwa 4-5 g Eisen, davon zwei Drittel gebunden an Hämoglobin, wo es zu Transport von molekularem Sauerstoff dient. Das Enzymeisen in Cytochromen, Katalase, Peroxidase etc. beträgt nur 0.2% des Körpereisens. Weiterhin kommt Eisen auch als Nichthämeisen z.B. in Eisen-Schwefel-Proteinen vor. Das Depoteisen (Ferritin) umfasst umfasst knapp 1/3 des Gesamteisens. Der tägliche Bedarf beträgt 1 mg beim Mann und 1,5 bis 2 mg bei der Frau. Nur 5 - 10 % des Eisens in der Nahrung werden aufgenommen und zwar vorwiegend in der zweiwertigen Form.
Eisen wird nach erfolgter Aufnahme vom Organismus festgehalten d.h. es kann nur durch Zellabschilferung abgegeben werden, da kein besonderer Auscheidungsmechanismus existiert. Es besteht damit die Möglichkeit von Eisenspeicherkrankheiten (Hämochromatose). Eisen (Fe (III)) wird in höheren Tieren in Ferritin gespeichert. Innerhalb des Blutkreislaufes erfolgt der Transport des Eisens durch Transferrin. Eisen wird - nach Reduktion durch die Ferrochelatase - aus Transferrin unter Bildung von Häm in Porphyrine eingebaut.
Fe3+< -> Fe2+
Fe (III)< -> Fe(II)
Ferri <-> Ferro
oxidiert <-> reduziert
unlöslich <-> löslicher
Weiterführender Artikel zu Eisen und Eisenmetabolismus (auf Englisch): PDB-Molecule of the Month: Ferritin and Transferrin