Fierul și rolul său fiziologic

1. Fierul și rolul său fiziologic

2. Rolul fierului in organism • Este un element de esenta majora pentru organismul uman. Depozitarea fierului se face cu ajutorul moleculei numite feritina, in care compusul dominant este fosfatul de Fe. • Rolul cel mai important al fierului in organismul uman este legarea si transportul oxigenului atmosferic. Acest proces se realizeaza In mare masura cu ajutorul hemoglobinei si mioglobinei. Stocarea fiziologica a fierului se realizeaza prin feritina si partial prin hemosiderina. Joaca un rol important in dezvoltarea organismului, creste rezistenta fata de imbolnaviri, reda tonusul pielii si combate senzatia de oboseala. • In general in jur de 8 % se absoarbe din Fe consumat cu alimente; pentru a asigura o buna utilizare a fierului de catre organism este nevoie de cupru, cobalt, mangan si de vitamina C. Fierul este indispensabil in metabolismul adecvat al vitaminelor B. • Dieta vegetariana aduce un aport mai scazut de Fe decat in cazul dietei mixte, deoarece carnea contine o cantitate semnificativa de Fe biologic valorificabil. In general in cantitati mai mari se gaseste in ficat, inima, rinichi, galbenus de ou, carne rosie, spanac, piersica uscata, nuca, fasole. • Carenta de Fe poate produce multe consecinte serioase, boala cea mai frecventa fiind anemia feripriva. In carenta de Fe scade semnificativ numarul celulelor T aflate in organism, deci eficacitatea raspunsului imunitar este scazuta. Semnele carentei sunt: oboseala, astenie, scaderea puterii de concentrare, caderea parului, paliditatea, scaderea apetitului. • Un aport prea ridicat de fier poate fi daunator, mai ales pentru copiii mici. La adulti poate accelera fenomennul imbatranirii si poate creste riscul infarctului miocardic.

3. Excesul si deficitul de fier • Fierul se gaseste in organism sub 2 forme: circulanta si de depozit (cand este incorporat in proteinele feritina si hemosiderina). Prin realizarea depozitelor, organismul previne eventualele dezechilibre ce pot sa apara acut. Daca, insa, deficitul de fier este pe termen lung si organismul este privat in mod constant de aportul acestui element, depozitele se vor epuiza si se instaleaza carenta de fier.Deficitul de fier are ca principala expresie aparitia anemiei feriprive (un tip particular de anemie datorat lipsei de fier, in care hematiile sunt de dimensiuni reduse, slab incarcate cu hemoglobina si oxigen). Clinic anemia se traduce prin astenie fizica marcata, dispnee, cefalee, iritabilitate, ameteli sau pierdere ponderala, precum si prin scaderea rezistentei la diverse agresiuni.Persoanele cu risc crescut de a dezvolta carente de fier sunt: femeile in perioada menstruala (in special daca au un flux abundent), femeile insarcinate sau aflate in perioada de alaptat la san. De asemenea, sunt expusi dezvoltarii deficitului, pacientii cu hemoragii intestinale si digestive (ulcer, eroziuni sangerande, boli inflamatorii intestinale), donatorii de sange, pacientii cu patologie digestiva care scade capacitatea de absorbtie (rezectie gastrica, tratament antiacid), cu enteropatie glutenica, vegetarienii si atletii de performanta.Sugarii si copii mici au risc de a se confrunta cu stari anemice atunci cand regimurile alimentare sunt deficitare in produse fortificate cu fier (mai ales sugarii care incep sa aiba o alimentatie diversificata). Pana la varsta de 6-8 luni se considera ca rezervele de fier ale bebelusului sunt suficiente pentru a-l proteja fata de anemii, insa dupa aceasta varsta, parintii sunt sfatuiti sa ii introduca in meniu suplimente de fier. In cazul sugarilor alimentati la san aceasta suplimentare nu este intotdeauna necesara, deaorece laptele matern este bogat in fier. Spre deosebire de el, laptele de vaca are un continut foarte scazut in fier (acesta fiind unul din motivele pentru care utilizarea lui in alimentatia sugarilor nu este indicata de catre specialisti). In cazul sugarilor hraniti cu formule de lapte se recomanda utilizarea doar a celor fortificate cu fier.Deoarece ritmul de crestere al copiilor este foarte rapid si deci au un necesar mult mai ridicat, mai ales intre 1-4 ani, aportul de fier al acestora ar trebui sa fie suplimentat cu alimente imbogatite artificial cu fier.

4. Surse alimentare de fier • Principalele surse alimentare sunt carnea (in special cea rosie, dar si cea de pasare si vita), viscerele (ficat, inima, rinichi), peste si conserve din peste (somon, ton), galbenus de ou, legume (in special legumele frunze, fructele uscate, fasolea uscata, lintea), dar si cereale integrale, painea neagra.Fierul este prezent in cantitate mai mica si in carnea de miel si oaie, dar si in diverse mezeluri.Fierul din produsele vegetale (fructe, legume, cereale) se absoarbe mai greu, insa organismul poate avea multiple beneficii ca urmare a consumului acestor produse (aport crescut de vitamine, antioxidanti, minerale si fibre), cum ar fi:- fructe deshidratate: prune, stafide, caise- legume: fasole uscata, soia, linte, mazare uscata- seminte: alune, nuci, susan- legume verzi: broccoli, spanac, napi, salata verde, praz- cereale integrale: orez brun, tarate, ovaz, grau.Absorbtia fierului din vegetale poate fi semnificativ crescuta (de pana la 3 ori) prin combinarea salatelor, fasolei, cu bucati tocate marunt de carne rosie sau de pui.Segmentul principal de absorbtie a fierului este duodenul, insa cantitati mici pot trece si prin alte regiuni (stomac, ileon); absorbtia fierului este facilitata de aciditatea gastrica si de vitamina C. exista si situatii in care utilizarea digestiva a fierului este diminuata: post rezectie gastrica, in starile de hipoclorhidrie (caracterizate prin scaderea aciditatii sucului gastric), in prezenta excesului de grasimi si de celuloza din dieta.In general, procesul de absorbtie este reglat de nevoia de fier a organismului. Un adult tanar, cu un regim echilibrat, va absorbi 5-10% din cantitatea totala pusa la dispozitie prin dieta zilnica. Acest procent creste pana la 20%, chiar, la femeile insarcinate.

5. Fierul • Fierul este un element chimicmetalic, notat cu simbolulFe (din limba latină: ferrum), ce are numărul atomic 26 și masa atomică 56. Este un metal aflat în prima grupă a metalelor tranziționale. Este elementul chimic cel mai întâlnit pe Terra, formând cea mai mare parte a nucleului acestei planete și este al patrulea element ca abundență în scoarța terestră. Este produs în cantitate mare ca rezultat de fuziune în stelele cu masă mare, unde producerea de nichel-56 (care se dezintegrează în fier) este ultima reacție de fuziune nucleară ce este exotermă, devenind ultimul element care se produce înaintea stingerii unei supernove ce duce la reacții ce împrăștie precursorii radionuclizilor fierului în spațiu. • La fel ca și alte elemente ale grupei 8 (cadmiu, osmiu, etc.), fierul prezintă numeroase stări de oxidare, de la -2 la +6, deși cele mai comune sunt +2 și +3. Fierul elementar este întâlnit în meteoriți și unele medii sărace în oxigen, însă este reactiv cu oxigenul și apa. Suprafețele proaspăt tăiate ale fierului au o culoaregri-argintie, sunt lucioase, însă se oxidează în aer, produsul de reacție fiind oxizii de fier, cunoscuți de asemenea sub denumirea de rugină. Spre deosebire de alte metale care pasivarează straturi de oxid, oxizii de fier ocupă un volum mai mare ca al volumului de fier, iar astfel oxizii de fier pot fi îndepărtați și să expună suprafețe proaspete pentru coroziune. • Fierul metalic a fost utilizat încă din Antichitate, deși aliajele cu punct scăzut de topire al cuprului au fost folosite primele în istorie. Fierul pur este moale (mai moale decât aluminiul), însă nu se poate obține prin topire. Materialul este întărit de impurități din procesul de topire, precum carbonul. O anumită proporție de carbon (între 0,2% și 2,1%) produce oțelul, care poate fi de 1000 de ori mai rezistent decât fierul pur. Fierul metalic brut este obținut în furnale, unde minereul este redus de către cocs la fonta. O prelucrare ulterioară cu oxigen reduce conținutul de carbon pentru a se obține oțel. Oțelurile și aliajele din fier cu conținut scăzut de carbon, în combinație cu alte metale, sunt de departe cele mai comune metale în industrie, datorită numărului mare de proprietăți dezirabile. • Compușii chimici ai fierului, care includ compuși feroși și ferici, au multe utilizări. Oxidul de fier amestecat cu pudră de aluminiu poate fi aprins pentru a crea termitul, folosit în prelucrarea minereurilor. Formează compuși binari cu halogenii și calcogenii. Printre compușii organometalici, ferocenul a fost primul compus-sandwich descoperit. • Fierul joacă un rol important în biologie, formând substanțe compuse cu oxigen molecular în hemoglobina și mioglobina; acești doi compuși sunt proteine comune ce au rol în transportul oxigenului la vertebrate. De asemenea, fierul este metalul cel mai utilizat în enzimele redox cele mai importante, care sunt implicate în respirația celulară, procesele de oxidare și reducere la organismele vegetale și animale.

6. Istoric • Primul tip de fier cunoscut și utilizat de oameni provenea din meteoriți. În Egipt și Mesopotamia s-au descoperit vărfuri de suliță și obiecte decorative cu această origine, datând din jurul anului 4000 î.Hr. [7] 2000 de ani mai târziu a apărut și fierul prelucrat din minereu (la început cel numit fier de mlaștină - în engleză bog iron, sau limonit), folosit însă doar pentru obiecte de cult și considerat mai valoros decât aurul. Între 1600 î.Hr. și 1200 î.Hr. a început obținerea fierului în topitorii primitive, în Imperiul Hitit (Anatolia și Caucaz). Dispariția acestui imperiu a permis răspândirea cunoștințelor despre prelucrarea fierului în toată regiunea, facilitând trecerea de la Epoca Bronzului la Epoca Fierului. • În jurul anului 550 î Hr. în China a fost inventat furnalul și s-a obținut prima fontă turnată. • Coloana de fier din Delhi • Oțelul, aliaj al fierului cu relativ puțin carbon, a fost produs, se pare, pentru prima dată în India, în secolul al III-lea. Un exemplu al măiestriei indiene în domeniul metalurgiei este și faimoasa coloană de fier din Delhi, care este constituită în proporție de 98% din fier forjat și a fost ridicată la sfârșitul secolului al IV-lea sau începutul secolului al V-lea[8]. • În Europa, primele șarje de fontă turnată au fost obținute în Suedia, în secolul al XV-lea (Lapphyttan și Vinarhyttan). Ghiulele de tun din fontă au permis apoi răspândirea acestui material și a metodelor de obținere în toată lumea. Combustibilul de bază pentru aceste procese era cărbunele de lemn (mangalul). • Dispariția accentuată a pădurilor din Marea Britanie a dus în secolul al XVIII-lea la înlocuirea mangalului cu cocsul, de către Abraham Darby. Acest lucru, împreună cu inventarea mașinii cu abur, a dus la Revoluția industrială[9]. • La sfârșitul anilor 1850, Henry Bessemer a inventat un nou procedeu de fabricare a oțelului cu conținut foarte scăzut de carbon, la care se sufla aer prin fonta brută topită. Acest progres a dus la diminuarea treptată a producției de fier forjat.

7. Răspândire în natură • Ca abundență, fierul este al zecelea element în univers și al 4-lea pe Pământ (al doilea metal, după aluminiu). Ca masă însă, fierul ocupă primul loc pe Pământ. În prezent se consideră că 80% din nucleul interior al Pământului este format din fier. Sub formă de diverse combinații, el formează 5% din scoarța terestră, însă în stare pură se găsește doar accidental (în meteoriți). Se presupune de asemenea că planetaMarte își datorează culoarea roșiatică unui sol bogat în oxid de fier.

8. Neagu Adelina Andreea