Železo (vyslovováno /ˈаɪɚn/) je chemický prvek se symbolem Fe (latinsky: ferrum
) a atomovým číslem 26. Železo je prvek skupiny 8 a období 4. Železo a slitiny železa (ocel) jsou zdaleka nejběžnějšími kovy a nejběžnějšími feromagnetickými materiály v každodenním používání. Povrchy z čerstvého železa jsou lesklé a stříbřitě šedé barvy, ale na vzduchu oxidují a vytvářejí červený nebo hnědý povlak z oxidu železitého nebo rzi.
Železo-56 je druhý nejtěžší stabilní izotop produkovaný procesem alfa v hvězdné nukleosyntéze, nejtěžší je nikl-62; těžší prvky vyžadují pro svůj vznik supernovu. Železo je nejhojnějším prvkem v jádru rudých obrů a je nejhojnějším kovem v železných meteoritech a v hustých kovových jádrech planet, jako je Země.
Železo je nezbytné pro téměř všechny známé organismy. V buňkách se železo obvykle ukládá v centru metalloproteinů, protože „volné“ železo (které se neváže specificky na mnoho buněčných složek) může katalyzovat produkci toxických volných radikálů. Nedostatek železa může vést k anémii z nedostatku železa.
U zvířat je železo často kovovým iontem začleněným do hemového komplexu. Hem je základní složkou cytochromových proteinů, které zprostředkovávají redoxní reakce, a kyslíkových nosných proteinů, jako je hemoglobin, myoglobin a leghemoglobin. Anorganické železo také přispívá k redoxním reakcím v železo-sírových klastrech mnoha enzymů, jako je například nitrogenáza (podílející se na syntéze amoniaku z dusíku a vodíku) a hydrogenáza. Mezi nehemové železné proteiny patří enzymy metan monooxygenáza (oxiduje metan na metanol), ribonukleotidreduktáza (redukuje ribózu na deoxyribózu; biosyntéza DNA), hemerythriny (transport a fixace kyslíku u mořských bezobratlých) a fosfatáza purpurové kyseliny (hydrolýza fosfátových esterů).
Distribuce železa je u savců silně regulována, částečně proto, že železo má vysoký potenciál pro biologickou toxicitu. Distribuce železa je regulována také proto, že mnoho bakterií vyžaduje železo, takže omezení jeho dostupnosti na bakterie (obecně jeho sekvestrováním uvnitř buněk) může pomoci předcházet infekcím nebo je omezit. To je pravděpodobně důvodem relativně nízkého množství železa v mléce savců. Významnou složkou této regulace je protein transferrin, který váže železo absorbované z dvanácterníku a přenáší ho v krvi na buňky.
Lidský metabolismus železa je soubor chemických reakcí udržujících lidskou homeostázu železa. Kontrola této nezbytné, ale potenciálně toxické látky je důležitou součástí mnoha aspektů lidského zdraví a nemocí.
Účinky nedostatku železa
Nedostatek železa (sideropenie nebo hypoferremie) je nejčastější známou formou nutričního deficitu u lidí. Přímým důsledkem nedostatku železa je anémie z nedostatku železa. Skupiny, které jsou nejvíce náchylné k rozvoji tohoto onemocnění jsou děti a pre-menopauzální ženy.
Nadměrné množství železa může být toxické, protože volné železnaté železo reaguje s peroxidy za vzniku volných radikálů, které jsou vysoce reaktivní a mohou poškodit DNA, proteiny, lipidy a další buněčné složky. Toxicita železa tedy nastává, když je v buňce volné železo, k čemuž obvykle dochází, když hladina železa přesáhne schopnost transferrinu vázat železo.
Vychytávání železa je přísně regulováno lidským tělem, které nemá žádné regulované fyziologické prostředky vylučování železa. Denně dochází ke ztrátě pouze malého množství železa v důsledku odlupování slizničních a kožních epiteliálních buněk, takže kontrola hladiny železa probíhá většinou regulací vychytávání. Velké množství požitého železa však může způsobit nadměrné hladiny železa v krvi, protože vysoké hladiny železa mohou poškodit buňky gastrointestinálního traktu a zabránit jim tak v regulaci vstřebávání železa, vysoké koncentrace železa v krvi poškozují buňky v srdci, játrech a jinde, což může způsobit vážné problémy, včetně dlouhodobého poškození orgánů a dokonce i smrt.
U lidí je toxicita železa vyšší než 20 miligramů železa na každý kilogram hmotnosti a 60 miligramů na kilogram je smrtelná dávka. Nadměrná konzumace železa, často důsledkem konzumace velkého množství tablet síranu železnatého určených ke konzumaci pro dospělé, je jednou z nejčastějších toxikologických příčin úmrtí u dětí mladších šesti let. DRI uvádí tolerovatelnou horní úroveň příjmu (Tolerable Upper Intake Level, UL) pro dospělé jako 45 mg/den. U dětí mladších čtrnácti let je UL 40 mg/den.
Regulace příjmu železa je u některých lidí narušena v důsledku genetického defektu, který mapuje oblast genu HLA-H na chromozomu 6. U těchto lidí může nadměrný příjem železa vést k poruchám přetížení železem, jako je hemochromatóza. Mnoho lidí má genetickou náchylnost k přetížení železem, aniž by si to uvědomovali nebo si byli vědomi rodinné anamnézy tohoto problému. Z tohoto důvodu se doporučuje, aby lidé neužívali doplňky železa, pokud netrpí nedostatkem železa a neporadili se s lékařem. Odhaduje se, že hemochromatóza způsobuje onemocnění u 0,3 až 0,8 % bělochů.
Léčba toxicity železa je složitá a může zahrnovat použití specifického chelatotvorného činidla zvaného deferoxamin k navázání a vytlačení přebytečného železa z těla.