早在两千多年前，人们已经认识到铁是人体所必需的元素。现在已知，人体中铁的总含量大约有3～4克，男性比女性略多一些。

铁与生命活动息息相关。铁细菌是最原始的生命之一，没有铁，就没有整个生物界。在光合作用中，就需要铁氧化还原蛋白才能进行。植物的呼吸过程也需要含铁酶的大量参与。铁是形成叶绿素所必需的，缺铁时便产生缺绿症，叶片呈淡黄色，甚至为白色。铁还参加植物细胞的呼吸作用，在细胞呼吸过程中，它是一些酶的成分。

铁在人体内的分布极为普遍，几乎所有组织中都有，其中以肝、脾中含量为最高，其次是肺。人体中铁的存在可以分为血红素类和非血红素类两大类，它们组成了众多的含铁蛋白质和含铁生物酶。以功能来分，又可分为三类不同形式的铁：功能铁（血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化氢酶、过氧化物酶以及其他含铁的酶）；转运铁（血清中的运铁蛋白、乳汁中的乳铁蛋白）；储存铁（组织中的铁蛋氧。血红蛋白中的血红素基团是一个含铁的络合物——铁卟啉（见图7-2），共有4个。其中的铁为Fe2＋，它的正常配位数为六，四个跟卟啉环上的氮结合，第五个跟组氨酸残基中的一个咪唑氮原子相结合，第六个则可逆地与O2结合。令人惊奇的是尽管氧分子是直接与Fe2＋结合，但它们间却并不发生氧化作用，并且这种结合是可逆性的。原因在于处在血红蛋白和肌红蛋白分子中的Fe2＋是被蛋白链所构造的脂溶性环境所包围，正是由于这种特殊的环境才使得Fe2＋具有能结合氧气而不被其氧化的特殊性质。白及铁黄素）。其中，血红蛋白铁要占到人体铁的67%，肌红蛋白铁约占3.5%，含铁酶约占0.2%；储存铁约占到27%（妇女仅10%～15%）；运输铁为运铁蛋白，仅占0.08%，量很小却很活跃；还有不稳定铁约占2.2%，是迅速再循环的铁。

铁在人体中的重要作用首先在于它是血红蛋白中氧的携带者。就氧的输送来说，人每天要呼吸2万多次，肺部呼吸的空气可达2万升。但是吸入的空气与肺泡接触的时间却很短，仅仅2秒钟，这就需要血液能强有力地溶解和结合氧。如果用水，100毫升仅能溶解0.5毫升氧，而用血红蛋白，100毫升就能溶解20毫升

图7-2　血红蛋白活性中心——卟啉铁（Ⅱ）配合物

肌红蛋白是人体中另一个重要的血红素类含铁蛋白，它是人体内储存氧的小仓库。它只含有一个血红素基团，但它结合氧的能力比血红蛋白更强。当血液流经肌肉组织时，它就能把血红蛋白运来的氧气夺过来并储存在肌肉里，供应机体新陈代谢的需要。因此，消耗能量多的动物（海豹、鲸）的肌肉里都含有丰富的肌红蛋白。

在呼吸链中，细胞色素C是由104个氨基酸构成的，这些氨基酸围绕着一个以铁原子为中心的血红素基团。细胞色素C是一种古老的蛋白质，从低等生物到高等生物都有它。它的化学式为C42H54FeN8O6S2，是一种传递电子的载体，铁在其中起着结合和释放电子的作用。

铁同时也是很多酶的活性部位，含铁生物酶中的过氧化氢酶及过氧化物酶能使氧化代谢的有害中间产物变得无害。含铁的超氧化物歧化酶Fe-SOD主要存在于原核生物中，例如大肠杆菌中，同时Fe-SOD也被发现存在于植物的叶绿体中。Fe-SOD的组成具有与Mn-SOD同样类型的氨基酸与金属离子配位。作为自由基清除剂，它可催化超氧阴离子自由基发生歧化反应。

铁还以铁蛋白的形式主要储存于肝、脾、骨髓及肠黏膜中。储存铁中的铁蛋白，是一种可溶性的胶粒，由一个大的蛋白分子——脱铁铁蛋白与铁结合而组成。脱铁铁蛋白形成的洞穴内部可容纳2500～4500个铁原子，里面的铁通过微孔和间隙外运，可供使用。铁蛋白分子很像核桃，共有8条管道，铁从这些管道中释放出来用于合成血红蛋白。当血红蛋白分解时，铁又可以从这些管道中回收，每个分子可储存4300个Fe3＋，如果铁蛋白失去这一功能，铁就会沉积在人体组织中，引起皮肤变黑和肝癌。皮肤因病态变黑有可能就是铁蛋白功能障碍。

储存铁的另一形态——铁黄素则由有机物质上粘结在一起的铁粒子所组成，其中的铁不易被利用。铁的储存意味着将富余的铁以非活性的形式安全地保存起来。

食物中的铁同样也是有着血红素类和非血红素类两大类。它们进入人体，首先要在胃中消化，从有机铁转为无机铁，然后进入肠内被维生素C等还原剂还原成二价铁，才能为肠所吸收。由于铁的吸收主要是在十二指肠，因此，十二指肠溃疡患者的铁的吸收能力会减弱而易患贫血。另外，如胃酸分泌过少，也是不利于铁的吸收的。非血红素铁主要由铁盐组成，它们的吸收取决于它们的溶解性，也与膳食中是否同时有鸡、肉、鱼有关，哪怕是少量的肉也会大量增加非血红素铁的吸收。茶和咖啡却会大幅度地降低非血红素铁的吸收，前者降低60%，后者降低40%。这是因为咖啡中的多酚类物质和茶叶中的鞣酸，可与铁形成难溶盐，抑制铁质的吸收。

进入肠黏膜上皮细胞的二价铁离子，又被氧化成三价铁，与去铁蛋白结合成铁蛋白，在肠上皮细胞中的储铁库——铁池中被存起来。在体内需要时，就会以很快的速度将铁释放出来，进入血浆。血红细胞的寿命仅120天左右，每天人体需要20～30毫克的铁用于合成血红蛋白。

人在肠胃道中通过一个复杂的过程摄取食物中的铁，并且会自行调节：体内缺铁时吸收量增加，铁过剩时吸收就受到制约。一般来说，每天吸收的铁平均为食物含铁量的10%上下，其余未吸收的铁则排出体外。吸收的铁在体内保存得很好，并无专门排泄铁的机制。人们每天丧失铁，主要是由于肠黏膜和皮肤等细胞脱落，这些细胞内的储存铁也随之排出的缘故，不过正常情况下仅丧失总铁量的0.03%，充其量约1毫克。在特殊情况如连续失血时，情况就不一样了。妇女由于每次月经要失血，所以体内含铁一般比男子低，每日需铁量为15毫克，成年男子一般每天需铁10毫克。而孕产妇由于要供应婴儿所需的铁，再加上分娩失血，哺乳又需要多余的铁，所以更应注意适当补充铁。

动物性食物中的铁较之植物性食物中的铁容易吸收。例如，鱼中的铁吸收率为11%，牛肉中的铁吸收率为22%，牛肝中的铁吸收率为14%～16%，故膳食中如果有足够肉类，缺铁的问题是不存在的。蔬菜和水果中铁的含量虽然低，但其中富含的维生素C能够促进铁的吸收，蔬菜中以绿叶蔬菜的含铁量较高。以大米为主食的人，容易患上缺铁性贫血。玉米、大豆、小麦中铁的吸收率都很低，只有1%～5%。其原因是，植物性食物中的铁与植酸（学名肌醇六磷酸酯）结合形成络合物，很难被人体吸收利用。此外，食物中还存在着其他不少阻碍铁吸收的物质，如茶叶中的鞣酸、菠菜中的草酸以及饮料中所含的磷酸盐等。茶叶中的鞣酸能与铁质结合，当人体大量饮浓茶后，就给人体对铁的吸收带来障碍和影响，长期如此就可能造成人体缺铁性贫血。一些水果味涩，大半是与鞣酸分不开的。苹果、梨用铁刀切了以后，表面会变黑。这是因为苹果、梨等许多水果的细胞里，都含有鞣酸。鞣酸与铁化合，生成黑色的鞣酸铁。梨、柿子等一些水果，皮上会有一些黑色的斑点。这是因为鞣酸的分子中含有很多酚羟基，对光很敏感，极易被氧化，变成了黑色的氧化物。

缺铁也是世界上最普遍的营养不良症之一，它会损坏免疫系统，降低各年龄段人的生理和心理机能。缺铁会引起多种症状，如乏力、头痛、心悸、食欲减退、容易激动、注意力不易集中、工作效率降低等，严重时，会感到吞咽困难，并伴有消化不良。缺铁者还可见头发和指甲开裂、指甲凹陷、口角皲裂等。血液涂片在显微镜下检查，可见红细胞变小，而且缺乏色素。研究还表明，人体缺铁除了贫血外，还可能患上慢性萎缩性胃炎，致使胃酸过低或不足，胃内细菌大量增殖，食物中的硝酸盐在细菌作用下被降解为亚硝酸盐，再与氨结合生成致癌物质亚硝胺，从而容易引起胃癌和食管癌。

引起缺铁的原因主要来自两个方面：一是食物铁摄入或吸收不足，特别是以谷物和蔬菜为主时，这些食物中的铁以非血红蛋白铁为主，而且还存在抑制其吸收的物质，如草酸盐等。如是有胃部疾病，同样也会影响吸收。二是铁的丢失量大，如慢性失血（痔疮及胃溃疡等）、月经量过多、慢性腹泻等。另外，还可能是因为生理需要量增加时，未得到足够补充，如妊娠、哺乳还有生长期儿童。

目前有大量研究证明，铁缺乏影响儿童的智力和体格发育，孕妇贫血则可造成胎儿发育不良和低出生体重。在发展中国家，40%～60%的五岁以下儿童和50%以上的孕妇患有铁缺乏症。根据我国的有关部门分析，在中国这个以稻米为主要粮食的国家中，至少有5000万名儿童缺铁，城市学龄前儿童缺铁者达50%，而农村则达70%。从世界范围来看，大约有20亿人缺铁，就连发达国家如美国，缺铁性贫血也高达9.3%。

为了防止缺铁，可以多吃含铁丰富的食品，使用铁制的炊具。含铁丰富的食品有：动物肝脏、其他内脏、瘦肉、贝类、鱼虾、动物血、海带、油菜、芹菜、番茄、杏、桃、红枣、杨梅、橘子、桂圆、黑木耳、芝麻酱等。可是，食物中的铁多为三价铁，进入人体后吸收率很低，只有1%～22%。另外，蔬菜中的铁是非血红素铁，包括牛奶和鸡蛋中的铁，其吸收率都较低，只有人奶中的铁的吸收率可高达49%。

对于补铁，专家们提倡采取以下两项主要的措施：

第一，为了防止小儿缺铁性贫血，要大力提倡母乳育婴，因为人乳和牛乳比较，前者中的铁生物活性大，容易被婴儿吸收利用。

第二，开发生产铁强化的食品和副食品。

世界上已有许多国家为了弥补食品中铁的不足，都在生产富含铁的强化食品及副食品，包括用铁强化大米、玉米、食盐、糖、饼干、奶粉等。例如：美国生产的Total牌麦片中含有还原性铁粉；智利生产的强化奶粉，每百克中加铁15毫克，推广使用后早产儿贫血发生率大大降低；印度尼西亚则将铁制剂发给孕妇和喂乳的母亲；菲律宾、印度、泰国等也都开始用铁制剂来强化食盐。一般铁强化食品最常用的铁制剂是硫酸亚铁，二价铁的吸收率是三价铁的3倍。由于维生素C有利于将三价铁还原为易被人体吸收的二价铁，因此铁强化的食品中常会同时加入维生素C。

但是，铁制剂强化的食品并不能医治所有缺铁性贫血。专家们也指出：缺铁情况的继续存在可能并不是由于食物中缺乏铁，而是缺乏易被人体吸收的铁。人乳铁蛋白虽然易吸收但含量不高，在人乳汁内的浓度为每毫升1.4毫克左右。

铁对人体有如此的重要性，可是一旦摄入过多的铁也会使人中毒。急性铁中毒的死亡率很高，20世纪50年代以前可达到40%～50%，主要是误服补铁的制剂造成的，如今死亡率虽然有所下降，但仍达20%左右。金属铁的致死剂量为200～900毫克/千克体重，儿童中毒更易致死，甚至仅服0.3克也导致死亡，死亡原因是胃肠道上皮细胞坏死。

慢性铁中毒一般发生于成人，其原因系长期铁吸收过量。例如，南非班图人由于长期食用和饮用含铁丰富的食物和饮料，包括含铁4毫克/100毫升的啤酒和含铁酸性饮料，再加上又广泛使用铁制炊具，使得铁在体内大量积累而发生了铁中毒。主要症状有：肝、脾大量铁沉着，并出现肝硬化，甚至导致肝癌；骨质疏松、软骨钙化；皮肤棕黑色或灰色；胰岛素分泌减少，糖类化合物代谢紊乱，导致糖尿病等。治疗慢性铁中毒，最根本的原则就是加速体内铁的排泄，以降低血铁的含量。

近年来研究发现，人体内血中铁的浓度过高，患癌的危险性也相应增高。这是由于铁过多会损害正常细胞，并提供给癌细胞生长所需要的营养。由此可见，对于血铁正常者是不宜再补铁的。2008年，法国健康与医学研究所还宣布，通过动物试验发现，脑部铁元素过量会引发帕金森氏症。此外，研究人员通过对患帕金森氏症的病人大脑进行观察也发现，在产生病变的神经元中，铁的含量大大超过正常人的水平。已有一些研究表明，铁、钙和锌摄入过多可能增加罹患肠癌、乳腺癌和前列腺癌等癌症的风险。

如前所述，人体没有主动排铁的机制，进入体内的多余的铁，都储存在铁蛋白及铁黄素中。随着铁的不断涌入，也就大量积聚在各种器官和网状结缔组织的细胞内，首先在肝脏中。若储存铁超过正常的6～10倍，就会出现病症。大量铁的积聚会影响细胞的代谢过程，甚至使代谢停止。要想从人体中带出多余的铁，也确实是很困难的，长期以来没有什么办法，医生只能试用螯合剂来排铁。

关于补铁的问题，近年来有些研究还得出了不同的结论。近十年微生物学领域所取得的研究结果表明，铁对于抵抗感染起着很大的作用。微生物的代谢过程需要铁，如果得不到铁，它们就不能繁殖。所以在缺铁的情况下它们会产生含铁细胞，以便在周围环境中抓住铁。在人和动物体内，微生物的含铁细胞同运铁蛋白、乳铁蛋白争夺铁。如果这些铁蛋白的活性很高，那么细菌就得不到所需要的铁，结果阻止了细菌的繁殖；如果提高了运铁蛋白、乳铁蛋白的铁饱和度，阻止细菌得到铁的作用就被消除，细菌繁殖就使人和动物可能得病。由此可见，缺铁虽然伴有各种不愉快的症状，但却能抵抗细菌感染。

这实际上就是如何处理铁在人体内的平衡的问题。不仅仅是铁，所有的微量元素都有这个问题。