Номер 3, страница 173 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 7. Металлы. Параграф 48. Железо. Подумай, ответь, выполни... - номер 3, страница 173.

Условие.

3. Используя знания по биологии, Интернет и дополнительную литературу, охарактеризуйте роль элемента железа в организме человека.

Решение.

Решение 2.

Железо ($Fe$) — это жизненно важный микроэлемент, выполняющий в организме человека множество ключевых функций. Несмотря на его относительно небольшое общее содержание (около 3-5 граммов у взрослого человека), его роль незаменима.

Транспорт кислорода. Основная и наиболее известная функция железа — участие в переносе кислорода. Ионы железа в степени окисления +2 ($Fe^{2+}$) являются центральной частью гема — небелкового компонента сложного белка гемоглобина. Гемоглобин, содержащийся в эритроцитах (красных кровяных тельцах), обратимо связывает молекулы кислорода ($O_2$) в капиллярах легких и транспортирует их ко всем клеткам и тканям организма. Там кислород высвобождается для участия в клеточном дыхании. Также гемоглобин частично участвует в транспорте углекислого газа ($CO_2$) от тканей к легким.

Хранение кислорода. Железо входит в состав белка миоглобина, который локализуется в скелетных мышцах и миокарде. Миоглобин создает внутримышечный запас кислорода, который используется во время интенсивных физических нагрузок, когда потребности мышц в кислороде превышают его доставку с кровью.

Клеточное дыхание и производство энергии. Железо является обязательным компонентом белков-ферментов цитохромов, которые составляют дыхательную цепь в митохондриях. Цитохромы осуществляют последовательный перенос электронов, что является ключевым этапом в процессе окислительного фосфорилирования — основного механизма синтеза АТФ (аденозинтрифосфата), универсального источника энергии в клетке.

Ферментативная функция. Железо служит кофактором (небелковым компонентом, необходимым для активности) для многих ферментов. Например, ферменты каталаза и пероксидаза, содержащие железо, защищают клетки от окислительного стресса, нейтрализуя токсичный пероксид водорода ($H_2O_2$). Кроме того, железо необходимо для синтеза ДНК, производства коллагена (основы соединительной ткани), а также для синтеза нейромедиаторов (дофамина, норадреналина, серотонина), регулирующих настроение и поведение.

Поддержание иммунной системы. Железо необходимо для нормального функционирования иммунитета. Оно требуется для пролиферации (размножения) и созревания иммунных клеток, в частности Т-лимфоцитов, и для активности фагоцитов, которые поглощают патогены.

Регуляция обмена веществ и детоксикация. В печени железо входит в состав системы цитохрома P450. Эти ферменты играют центральную роль в метаболизме лекарственных препаратов, стероидных гормонов и в обезвреживании токсичных веществ.

Нарушение баланса железа в организме ведет к серьезным последствиям. Его недостаток вызывает железодефицитную анемию, которая проявляется слабостью, быстрой утомляемостью, бледностью и снижением иммунитета. Избыток железа (например, при генетическом заболевании гемохроматоз) токсичен, так как он способствует образованию свободных радикалов, повреждающих клетки и органы, в первую очередь печень и сердце.

Ответ: Роль железа в организме человека многогранна и критически важна. Оно является ключевым элементом в процессах транспорта и хранения кислорода (в составе гемоглобина и миоглобина), производстве клеточной энергии (в составе цитохромов), работе многих ферментов (включая антиоксидантные), поддержании иммунитета и процессах детоксикации. Как дефицит, так и избыток железа приводят к серьезным патологическим состояниям, что подчеркивает важность поддержания его строгого гомеостаза.