Meccanismi di utilizzo fisiologico del ferro (Ruolo biologico del ferro)

Il ferro è un componente essenziale di centinaia di proteine ed enzimi che supportano le funzioni biologiche essenziali, come il trasporto di ossigeno, la produzione di energia e la sintesi del DNA. L’eme è un composto contenente ferro che si trova in un certo numero di molecole biologicamente importanti. Alcune proteine ferro-dipendenti sono proteine contenenti eme (chiamate anche emoproteine). Le proteine dipendenti dal ferro che svolgono un'ampia gamma di attività biologiche possono essere classificate in:
  • Globine-eme: proteine non enzimatiche coinvolte nel trasporto e nello stoccaggio dell'ossigeno (ad es. Emoglobina, mioglobina, neuroglobina)
  • Enzimi eme coinvolti nel trasferimento di elettroni (ad es. Citocromo c ossidasi) e / o con attività ossidasi (ad es. ossidasi del citocromo P450, catalasi, perossidasi e ciclossigenasi)
  • Proteine cluster di ferro-zolfo (Fe-S) con attività ossidoriduttasi coinvolte nella produzione di energia (ad es. succinato deidrogenasi, NADH deidrogenasi) o coinvolte nella replicazione e riparazione del DNA (DNA polimerasi, DNA elicasi).
  • Enzimi non eme che richiedono il ferro come cofattore per le loro attività catalitiche (ad es. Fenilalanina, tirosina e fattore proliferante dell'ipossia (HIF))
  • Proteine non eme responsabili del trasporto e dello stoccaggio del ferro (ad esempio ferritina, transferrina, lattoferrina).
Le proteine contenenti ferro supportano una serie di funzioni, alcune delle quali sono elencate di seguito.

Trasporto e stoccaggio di ossigeno

L'emoglobina è la proteina primaria che si trova nei globuli rossi e rappresenta circa i due terzi del ferro del corporeo. Il ferro contenuto nell'emoglobina funge da trasportatore di ossigeno dai polmoni alle cellule, dove viene usato per la respirazione cellulare, mentre il ferro della mioglobina serve per immagazzinare e cedere l'ossigeno all'interno dei muscoli, dove viene utilizzato nei processi della contrazione muscolare

Trasporto di elettroni e metabolismo energetico

I citocromi sono enzimi contenenti eme che hanno un ruolo importante nel trasporto degli elettroni mitocondriali richiesto per la produzione di energia cellulare e quindi la vita. Il ferro dei citocromi, ha la funzione di trasferire gli elettroni nell'ultima parte della catena respiratoria terminale, rendendo possibile il processo di trasformazione dell'energia chimica dei nutrienti in energia biologicamente utilizzabile (ATP, adenosintrifosfato)

Funzioni antiossidanti e benefiche pro-ossidanti

La catalasi e alcune perossidasi sono enzimi contenenti eme che proteggono le cellule dall'accumulo di perossido di idrogeno, una specie potenzialmente reattiva di ossigeno reattivo (ROS), catalizzando una reazione che converte il perossido di idrogeno in acqua e ossigeno. Come parte della risposta immunitaria, alcuni globuli bianchi inghiottono i batteri e li espongono a ROS per ucciderli.

Replicazione e riparazione del DNA

Enzimi essenziali per la sintesi e la riparazione del DNA in risposta al danno al DNA, sono la DNA polimerasi e la DNA elicasi Il ferro è richiesto per un certo numero di funzioni vitali aggiuntive, tra cui la crescita, la riproduzione, la guarigione e la funzione immunitaria.
Referenze
  1. https://lpi.oregonstate.edu/mic/minerals/iron#function
  2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11207374
  3. R. Yip, P.R. Dallman, Iron, in Present knowledge in nutrition, ed. E.E. Ziegler, L.J. Filer jr., Washington, ILSI, 1996⁷, p. 277-92