ELEMENTOS QUIMICOS

HIERRO (FIERRO) (Fe)

De los metales el hierro es el que más se utiliza en la industria de los metales, siendo que el 95% de la producción mundial de metales es representada por el hierro, en estado puro sus aplicaciones son limitadas, pero unido al carbono dependiendo su porcentaje menos del 2% de carbono forma aceros, más del 2% de carbono forma fundiciones los cuales son utilizados en la mayoría de productos metálicos que conocemos

Efectos del hierro sobre la salud

El hierro puede ser encontrado en carnes, productos integrales, papas y vegetales. El cuerpo humano absorbe hierro de animales más rápido que el hierro de las plantas. El hierro es una parte esencial de la hemoglobina: el agente colorante rojo de la sangre que transporta el oxígeno a través del cuerpo.

Puede provocar conjuntivitis, coriorretinitis, y retinitis si contacta con los tejidos y permanece en ellos. La inhalación crónica de concentraciones excesivas de vapores o polvos de óxido de hierro puede resultar en el desarrollo de una neumoconiosis benigna, llamada siderosis, que es observable como un cambio en los rayos X. Ningún daño físico de la función pulmonar, se ha asociado con la siderosis. La inhalación de concentraciones excesivas de óxido de hierro puede incrementar el riesgo de desarrollar cáncer de pulmón en trabajadores expuestos a carcinógenos pulmonares.

Siendo el cuarto elemento en abundancia y el segundo metal más abundante en la corteza terrestre, el hierro fue seleccionado en la evolución de los tiempos de entre muchos metales transicionales para formar la energía vital en la fisiología de los vertebrados.

EL HIERRO: PAPEL BIOLOGICO

El hierro es un elemento metálico, integrado en la tabla periódica dentro de los metales de transición. Está situado en el grupo 8 y periodo 4, y como metal de transición posee la propiedad de formar complejos con otras moléculas. Es esta una propiedad fundamental desde el punto biológico, ya que es en forma de complejo como este elemento participa en numerosos procesos.

Nos centraremos en el caso de la hemoglobina, proteína que se encuentra en los glóbulos rojos y que da el color rojo a la sangre. Su función es transportar el O2 en la sangre desde los pulmones hacia otros órganos del cuerpo, para proveer a las células del O2 que requieren.

La hemoglobina esta formada por cuatro cadenas polipeptídicas, dos de un tipo y dos de otro. Las cuatro cadenas se mantienen unidas por interacciones no covalentes (interacciones hidrofóbicas y también por enlaces iónicos entre grupos con cargas opuestas), y están dispuestas en el espacio con una disposición tetraédrica. En cada cadena se sitúa además un grupo en el que interviene el hierro, denominados grupos hemo.

La capacidad de la hemoglobina para enlazar oxígeno depende de la presencia de este grupo hemo. El grupo hemo consta de una parte orgánica, un anillo de porfinrina, y un átomo de hierro.

El Fe2+ tiene como configuración electrónica en la capa de valencia 3d6, por lo que dispone de seis orbitales libres. El átomo de hierro del hemo está ligado a los cuatro nitrógenos en el centro del anillo de la porfirina. El hierro puede formar otros dos enlaces, uno a cada lado del plano del hemo. Estos lugares se denominan la quinta y sexta posición de coordinación. La quinta posición se coordina con un grupo de una de las cadenas polipeptídicas, denominado histidina que es el punto de anclaje del grupo hemo a la cadena peptídica, mientras que la sexta posición es ocupada por el oxígeno. Todos estos ligados dotan al grupo hemo de una estructura octaédrica.

Cerca de este enlace de unión al oxígeno hay otro resto de histidina de la cadena peptídica, que no forma enlace ni con el grupo hemo ni con el oxígeno, que por su proximidad genera un entorno molecular que hace que la unión del oxígeno con el hierro sea una unión más débil y no permanente, que se puede formar y romper, para ceder el oxigeno a las células.

El átomo de hierro del hemo puede estar en estado de oxidación ferroso (+2) o férrico (+3) pero solamente la hemoglobina con hierro (+2) puede captar oxígeno. La unión del O2 a una subunidad de hemoglobina, induce cambios conformacionales que se transmiten a otras subunidades, incrementando su afinidad por el O2. Por lo tanto, se dice que la unión del oxígeno a la hemoglobina es cooperativa.

La cristalografía de rayos-X reveló que la oxihemoglobina (que tiene cuatro moléculas de O2 enlazadas), difiere de manera importante en su estructura cuaternaria de la deoxihemoglobina (que no tiene O2 enlazado). En ausencia de O2, el Fe2+ se encuentra en un lado del anillo de porfirina, que se encuentra ligeramente curveado. Cuando una molécula de O2 se une al grupo prostético hemo, tira del Fe2+ hacia el plano del anillo de porfirina, haciendo que se vuelva plano en el proceso. El movimiento del Fe2+ causa que la histidina proximal se mueva también. Esto provoca un cambio en la posición de la hélice F, de esta manera, un movimiento en el centro de una subunidad se transmite a la superficie, donde causa la ruptura de las interacciones iónicas que mantienen unidas a las cuatro subunidades causando una reordenación y alterando la estructura cuaternaria, lo que tiene como consecuencia un incremento de afinidad de las subunidades restantes por el O2.

El efecto Bohr

Una alta concentración de H+ y de CO2 en los tejidos, favorece la liberación de O2 por la hemoglobina; este fenómeno se denomina efecto Bohr y sucede debido a que en la deoxihemoglobina existen sitios de unión más afines para protones que en la oxihemoglobina y a que el CO2 se une a los grupos amino primarios de las cadenas polipeptídicas para formar carbamatos cargados negativamente, que favorecen la conformación de deoxihemoglobina. En los pulmones, donde la concentración de O2 es relativamente alta y la de CO2 y H+ es baja, este proceso se revierte y la hemoglobina puede enlazar nuevamente al O2.

USO MEDICO DEL Fe

El hierro es un mineral. La mayor parte del hierro en el organismo se encuentra en la hemoglobina de los glóbulos rojos y en la mioglobina de las células musculares. El hierro es necesario para el transporte del oxígeno y del dióxido de carbono. También tiene otras funciones importantes en el cuerpo.

La gente toma suplementos de hierro para prevenir y tratar los bajos niveles de hierro (deficiencia de hierro) y la consiguiente anemia por deficiencia de hierro. En las personas con anemia por deficiencia de hierro, los glóbulos rojos no pueden transportar suficiente oxígeno al cuerpo, porque no tienen suficiente hierro. Las personas con este trastorno a menudo se sienten muy cansadas.

El hierro se usa también para mejorar el rendimiento atlético y para tratar el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH) y las aftas. Algunas personas también utilizan hierro para la enfermedad de Crohn, la depresión, la fatiga, y la incapacidad para quedar embarazada.

A veces las mujeres toman suplementos de hierro para compensar la pérdida de hierro cuando tienen períodos menstruales con mucha pérdida de sangre. También utilizan alimentos ricos en hierro, como la carne de cerdo, jamón, pollo, pescado, frijoles, y en especial la carne de vacuno, de cordero y el hígado.

¿Qué tan efectivo es?

Natural Medicines Comprehensive Database (La Base Exhaustiva de Datos de Medicamentos Naturales) clasifica la eficacia, basada en evidencia científica, de acuerdo a la siguiente escala: Eficaz, Probablemente Eficaz, Posiblemente Eficaz, Posiblemente Ineficaz, Probablemente Ineficaz, Ineficaz, e Insuficiente Evidencia para Hacer una Determinación.

La clasificación de la eficacia para este producto es la siguiente:

Eficaz para...

• La anemia causada por una enfermedad crónica. Muchas enfermedades tales como el cáncer, los problemas renales o los problemas cardiacos pueden producir anemia. El tomar hierro junto con otros medicamentos tales como la epoetina alfa (eritropoyetina, EPO, Epogen, Procrit) puede ayudar a aumentar la formación de glóbulos rojos y revertir la anemia en las personas con problemas renales o que están bajo tratamiento para el cáncer con quimioterapia.

• Deficiencia de hierro. El tomar suplementos de hierro es eficaz para el tratamiento y la prevención de anemia por deficiencia de hierro.

Posiblemente eficaz para...

• Los problemas de aprendizaje. El tomar hierro podría mejorar el pensamiento, aprendizaje y la memoria en los niños con niveles bajos de hierro.

• La tos producida por los inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina (IECA). Los medicamentos que se utilizan para la presión arterial alta y que se llaman inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina (IECA) a veces pueden producir tos como un efecto secundario. Estos medicamentos incluyen captoprila (Capoten), enalaprila (Vasotec), lisinoprila (Prinivil, Zestril) y muchos otros.

• La insuficiencia cardiaca. Hasta cerca de un 20% de las personas que tienen insuficiencia cardiaca tienen también bajos niveles de hierro en la sangre. Algunas investigaciones muestran que el dar hierro por vía intravenosa puede mejorar algunos síntomas de insuficiencia cardiaca. Pero

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