Hierro ( / aɪ ər n / ) es un elemento químico con símbolo Fe (de América : ferrum ) y número atómico 26. Es un metal de que pertenece a la primera serie de transición y grupo 8 de la tabla periódica. Es en masa el elemento más común en la Tierra, formando gran parte del núcleo externo e interno de la Tierra.
Es el cuarto elemento más común en la corteza terrestre.
En su estado metálico, el hierro es raro en la corteza terrestre, limitado a la deposición por meteoritos. Los Minerales de hierro, por el contrario, se encuentran entre los más abundantes en la corteza terrestre, aunque extraer metal utilizable de ellos requiere hornos u hornos capaces de alcanzar 1.500 º C (2.730 º F) o más, unos 500 º C (900 º F) más de lo que es suficiente para fundir Cobre.
Los humanos comenzaron a dominar ese proceso en Eurasia solo alrededor del año 2000 a. C., y el uso de herramientas y armas de hierro comenzó a desplazar las aleaciones de cobre., en algunas regiones, solo alrededor de 1200 a. C. Ese evento se considera la transición de la Edad del Bronce a la Edad del Hierro.
En el mundo moderno, las aleaciones de hierro, como el acero, el inox, el hierro fundido y los aceros especiales son, con mucho, los metales industriales más comunes, debido a sus altas propiedades mecánicas y bajo costo.
Las superficies prístinas y lisas de hierro puro son como un espejo de color gris plateado. Sin embargo, el hierro reacciona fácilmente con oxígeno y agua para dar óxidos de hierro hidratados de marrón a negro, comúnmente conocidos como óxido. A diferencia de los óxidos de algunos otros metales, que forman capas pasivantes, el óxido ocupa más volumen que el metal y, por lo tanto, se desprende, exponiendo las superficies frescas a la corrosión.
El cuerpo de un humano adulto contiene aproximadamente 4 gramos (0,005% de peso corporal) de hierro, principalmente en hemoglobina y mioglobina. Estas dos proteínas juegan papeles esenciales en el metabolismo de los vertebrados, respectivamente, el transporte de oxígeno por la sangre y el almacenamiento de oxígeno en los músculos.
Para mantener los niveles necesarios, el metabolismo del hierro humano requiere un mínimo de hierro en la Dieta. El hierro también es el metal en el sitio activo de muchas enzimas redox importantes que se ocupan de la respiración celular y la oxidación y reducción en plantas y animales.
Químicamente, los estados de oxidación más comunes del hierro son el hierro (II) y el hierro (III). El hierro comparte muchas propiedades de otros metales de transición, incluidos los otros elementos del grupo 8, rutenio y osmio. El hierro forma compuestos en una amplia gama de estados de oxidación, −2 a 7.
El hierro también forma muchos compuestos de coordinación; Algunos de ellos, como el ferroceno, el ferrioxalato y el azul de Prusia, tienen importantes aplicaciones industriales, médicas o de investigación.
Caracteristicas
Alótropos
Se conocen al menos cuatro alótropos de hierro (diferentes disposiciones de átomos en el sólido), denominados convencionalmente α, γ, δ y ε.
Las primeras tres formas se observan a presiones ordinarias. A medida que el hierro fundido se enfría más allá de su punto de congelación de 1538 º C, se cristaliza en su alótropo δ, que tiene una estructura de cristal cúbico centrado en el cuerpo (bcc). A medida que se enfría aún más a 1394 º C, cambia a su alótropo de hierro γ, una estructura de cristal cúbico centrado en la cara (fcc) o austenita.
A 912 º C y menos, la estructura cristalina se convierte nuevamente en el alótropo de hierro α bcc.
Las propiedades físicas del hierro a presiones y temperaturas muy altas también se han estudiado ampliamente, debido a su relevancia para las teorías sobre los núcleos de la Tierra y otros planetas. Por encima de aproximadamente 10 GPa y temperaturas de unos pocos cientos de grados Kelvin o menos, el hierro α cambia a otra estructura hexagonal compacta (hcp), que también se conoce como hierro ε.
La fase γ de temperatura más alta también cambia a hierro ε, pero lo hace a una presión más alta.
Existe evidencia experimental controvertida de una fase β estable a presiones superiores a 50 GPa y temperaturas de al menos 1500 K. Se supone que tiene una estructura ortorrómbica o doble hcp. (Confusamente, el término «hierro β» a veces también se usa para referirse al hierro α por encima de su punto Curie, cuando cambia de ser ferromagnético a paramagnético, aunque su estructura cristalina no ha cambiado.
Se supone generalmente que el núcleo interno de la Tierra consiste en una aleación de hierro- níquel con estructura ε (o β).
Puntos de fusión y ebullición
Los puntos de fusión y ebullición del hierro, junto con su entalpía de atomización, son más bajos que los de los elementos 3d anteriores desde el escandio al Cromo, lo que muestra la contribución disminuida de los electrones 3d a la unión metálica a medida que se atraen cada vez más hacia el inerte.
Núcleo por el núcleo; sin embargo, son más altos que los valores del Manganeso del elemento anterior porque ese elemento tiene una subcapa 3d medio llena y, en consecuencia, sus electrones d no se deslocalizan fácilmente. Esta misma tendencia aparece para el rutenio pero no para el osmio.
El punto de fusión del hierro está experimentalmente bien definido para presiones inferiores a 50 GPa. Para mayores presiones, los datos publicados (a partir de 2007) todavía varían en decenas de gigapascales y más de mil kelvin.
Propiedades magnéticas
Por debajo de su punto de Curie de 770 º C, el hierro α cambia de paramagnético a ferromagnético : los espines de los dos electrones no apareados en cada átomo generalmente se alinean con los espines de sus vecinos, creando un campo magnético general. Esto sucede porque los orbitales de esos dos electrones (d z 2 yd x 2 – y 2 ) no apuntan hacia átomos vecinos en la red y, por lo tanto, no están involucrados en enlaces metálicos.
En ausencia de una fuente externa de campo magnético, los átomos se dividen espontáneamente en dominios magnéticos, de aproximadamente 10 micrómetros de ancho, de modo que los átomos en cada dominio tienen espines paralelos, pero los diferentes dominios tienen otras orientaciones. Por lo tanto, una pieza macroscópica de hierro tendrá un campo magnético global casi cero.
La aplicación de un campo magnético externo hace que los dominios que están magnetizados en la misma dirección general crezcan a expensas de los dominios adyacentes que apuntan en otras direcciones, reforzando el campo externo. Este efecto se explota en dispositivos que necesitan canalizar campos magnéticos, como transformadores eléctricos, cabezales de grabación magnética y motores eléctricos.
Las impurezas, los defectos de la red o los límites de grano y partículas pueden «fijar» los dominios en las nuevas posiciones, de modo que el efecto persiste incluso después de que se elimina el campo externo, convirtiendo el objeto de hierro en un imán (permanente).
Algunos compuestos de hierro exhiben un comportamiento similar, como las ferritas y la magnetita Mineral, una forma cristalina del óxido de hierro mixto (II, III) Fe3 O
4 (aunque el mecanismo a escala atómica, el ferrimagnetismo, es algo diferente). Las piezas de magnetita con magnetización permanente natural ( lodestones ) proporcionaron las primeras brújulas para la navegación. Las partículas de magnetita se usaron ampliamente en medios de grabación magnéticos, como memorias centrales, cintas magnéticas, disquetes y discos, hasta que se reemplazaron por materiales a base de Cobalto.
Isótopos
El hierro tiene cuatro isótopos estables : 54 Fe (5.845% de hierro natural), 56 Fe (91.754%), 57 Fe (2.119%) y 58 Fe (0.282%). También se han creado 20-30 isótopos artificiales. De estos isótopos estables, sólo el 57 Fe tiene un espín nuclear (- 1 / 2 ). El nucleido 54 Fe, en teoría, puede sufrir una doble captura de electrones a 54 Cr, pero el proceso nunca se ha observado y solo se ha establecido un límite inferior en la vida media de 3.1 × 10 22 años.
60 Fe es un radionucleido extinto de larga vida media (2.6 millones de años). No se encuentra en la Tierra, pero su producto de descomposición final es su nieta, el nucleido estable de 60 Ni. Gran parte del trabajo anterior sobre la composición isotópica del hierro se ha centrado en la nucleosíntesis de 60 Fe a través de estudios de meteoritos y formación de minerales.
En la última década, los avances en la espectrometría de masas han permitido la detección y cuantificación de variaciones mínimas y naturales en las proporciones de los isótopos estables de hierro. Gran parte de este trabajo es impulsado por elComunidades científicas terrestres y planetarias, aunque están surgiendo aplicaciones a sistemas biológicos e industriales.
En las fases de los meteoritos Semarkona y Chervony Kut, una correlación entre la concentración de 60 Ni, la nieta de 60 Fe y la abundancia de isótopos estables de hierro proporcionó evidencia de la existencia de 60 Fe en el momento de la formación del Sistema Solar.. Posiblemente, la Energía liberada por la descomposición de 60 Fe, junto con la liberada por 26 Al, contribuyó a la fusión y diferenciación de los asteroides después de su formación hace 4.600 millones de años.
La abundancia de 60 Ni presente en extraterrestresEl material puede aportar más información sobre el origen y la historia temprana del Sistema Solar.
El isótopo de hierro 56 Fe más abundante es de particular interés para los científicos nucleares porque representa el punto final más común de la nucleosíntesis. Dado que 56 Ni (14 partículas alfa ) se producen fácilmente a partir de núcleos más ligeros en el proceso alfa en reacciones nucleares en supernovas (ver proceso de quema de silicio ), es el punto final de las cadenas de fusión dentro de estrellas extremadamente masivas, desde la adición de otro alfa La partícula, que produce 60 Zn, requiere mucha más energía.
Este 56El Ni, que tiene una vida media de aproximadamente 6 días, se crea en cantidad en estas estrellas, pero pronto se desintegra por dos emisiones de positrones sucesivas dentro de los productos de desintegración de supernova en la nube de gas remanente de supernova, primero a 56 Co radioactivo, y luego a estable 56 Fe.
Como tal, el hierro es el elemento más abundante en el núcleo de los gigantes rojos, y es el metal más abundante en los meteoritos de hierro y en los núcleos metálicos densos de planetas como la Tierra. También es muy común en el universo, en relación con otros metales estables de aproximadamente el mismo peso atómico.El hierro es el sexto elemento más abundante en el Universo, y el elemento refractario más común.
Aunque se podría extraer una ganancia de energía más pequeña sintetizando 62 Ni, que tiene una energía de unión marginalmente más alta que 56 Fe, las condiciones en las estrellas no son adecuadas para este proceso. La producción de elementos en supernovas y la distribución en la Tierra favorecen en gran medida el hierro sobre el níquel, y en cualquier caso, 56 Fe todavía tiene una masa por nucleón menor que 62 Ni debido a su mayor fracción de protones más ligeros.
Por lo tanto, los elementos más pesados que el hierro requieren una supernova para su formación, lo que implica una rápida captura de neutrones al iniciar 56 núcleos de Fe.
En el futuro lejano del universo, suponiendo que no se produzca la descomposición de protones, la fusión en frío que se produce a través de túneles cuánticos causaría que los núcleos de luz en la materia ordinaria se fusionen en 56 núcleos de Fe. La emisión de fisión y partículas alfa haría que los núcleos pesados se desintegraran en hierro, convirtiendo todos los objetos de masa estelar en esferas frías de hierro puro.
Papel biológico y patológico
Se requiere hierro para la vida. Los grupos de hierro-azufre son penetrantes e incluyen nitrogenasa, las enzimas responsables de la fijación biológica de nitrógeno. Las proteínas que contienen hierro participan en el transporte, almacenamiento y uso de oxígeno. Las proteínas de hierro están involucradas en la transferencia de electrones.
Los ejemplos de proteínas que contienen hierro en organismos superiores incluyen hemoglobina, citocromo (ver hierro de alto valor ) y catalasa. El humano adulto promedio contiene aproximadamente 0.005% de peso corporal de hierro, o aproximadamente cuatro gramos, de los cuales tres cuartos están en hemoglobina, un nivel que permanece constante a pesar de que solo se absorbe aproximadamente un miligramo de hierro por día, porque el cuerpo humano recicla su hemoglobina para el contenido de hierro.
Bioquímica
La adquisición de hierro plantea un problema para los organismos aeróbicos porque el hierro férrico es poco soluble cerca del pH neutro. Por lo tanto, estos organismos han desarrollado medios para absorber el hierro como complejos, a veces tomando hierro ferroso antes de oxidarlo de nuevo a hierro férrico.
En particular, las bacterias han desarrollado agentes secuestrantes de muy alta afinidad llamados sideróforos.
Después de la absorción en las células humanas, el almacenamiento de hierro se regula con precisión. Un componente principal de esta regulación es la Proteína transferrina, que une los iones de hierro absorbidos por el duodeno y los transporta en la sangre a las células. La transferrina contiene Fe 3 en el medio de un octaedro distorsionado, unido a un nitrógeno, tres oxígenos y un anión carbonato quelante que atrapa el ion Fe 3 :
Tiene una constante de estabilidad tan alta que es muy eficaz para tomar Fe 3iones incluso de los complejos más estables. En la médula ósea, la transferrina se reduce de Fe 3 y Fe 2 y se almacena como ferritina para incorporarla a la hemoglobina.
Los compuestos de hierro bioinorgánicos más conocidos y estudiados (moléculas de hierro biológicas) son las proteínas hem : ejemplos son hemoglobina, mioglobina y citocromo P450. Estos compuestos participan en el transporte de gases, la construcción de enzimas y la transferencia de electrones. Las metaloproteínas son un grupo de proteínas con cofactores de iones metálicos.
Algunos ejemplos de metaloproteínas de hierro son ferritina y rubredoxina. Muchas enzimas vitales para la vida contienen hierro, como la catalasa, lipoxigenasas, e IRE-BP.
La hemoglobina es un portador de oxígeno que se produce en los glóbulos rojos y contribuye con su color, transportando oxígeno en las arterias desde los pulmones a los músculos donde se transfiere a la mioglobina, que lo almacena hasta que se necesita para la oxidación metabólica de la glucosa, generando energía..
Aquí la hemoglobina se une al dióxido de carbono, producido cuando se oxida la glucosa, que es transportada a través de las venas por la hemoglobina (predominantemente como aniones de bicarbonato ) de regreso a los pulmones donde se exhala. En la hemoglobina, el hierro está en uno de los cuatro hemogrupos y tiene seis posibles sitios de coordinación;
Cuatro están ocupados por átomos de nitrógeno en un anillo de porfirina, el quinto por un nitrógeno de imidazol en un residuo de Histidina de una de las cadenas de proteínas unidas al grupo hemo, y el sexto está reservado para la molécula de oxígeno a la que puede unirse reversiblemente. Cuando la hemoglobina no está unida al oxígeno (y luego se llama desoxihemoglobina), el ion Fe 2 en el centro del grupo hemo (en el interior de la proteína hidrófoba) está en una configuración de alto giro.
Por lo tanto, es demasiado grande para caber dentro del anillo de porfirina, que se dobla en una cúpula con el Fe 2ión a unos 55 picómetros por encima. En esta configuración, el sexto sitio de coordinación reservado para el oxígeno está bloqueado por otro residuo de histidina.
Cuando la desoxihemoglobina recoge una molécula de oxígeno, este residuo de histidina se aleja y regresa una vez que el oxígeno se une de forma segura para formar un enlace de hidrógeno con él. Esto da como resultado que el ión Fe 2 cambie a una configuración de bajo giro, lo que resulta en una disminución del 20% en el radio iónico para que ahora pueda caber en el anillo de porfirina, que se vuelve plano.
Además, este enlace de hidrógeno da como resultado la inclinación de la molécula de oxígeno, lo que resulta en un ángulo de enlace Fe – O – O de alrededor de 120 º que evita la formación de puentes Fe – O – Fe o Fe – O 2 –Fe eso conduciría a la transferencia de electrones, la oxidación de Fe 2 a Fe 3, y la destrucción de la hemoglobina.) Esto da como resultado un movimiento de todas las cadenas de proteínas que conduce a que las otras subunidades de hemoglobina cambien de forma a una forma con mayor afinidad por el oxígeno.
Por lo tanto, cuando la desoxihemoglobina absorbe oxígeno, aumenta su afinidad por más oxígeno, y viceversa. La mioglobina, por otro lado, contiene solo un grupo hemo y, por lo tanto, este efecto cooperativo no puede ocurrir. Por lo tanto, mientras que la hemoglobina está casi saturada de oxígeno en las altas presiones parciales de oxígeno que se encuentran en los pulmones, su afinidad por el oxígeno es mucho menor que la de la mioglobina, que se oxigena incluso a bajas presiones parciales de oxígeno que se encuentran en el tejido muscular.
Según lo descrito por el efecto Bohr (llamado así por Christian Bohr, el padre deNiels Bohr ), la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno disminuye en presencia de dióxido de carbono.
El monóxido de carbono y el trifluoruro de fósforo son venenosos para los humanos porque se unen a la hemoglobina de manera similar al oxígeno, pero con mucha más fuerza, por lo que el oxígeno ya no puede transportarse por todo el cuerpo. La hemoglobina unida al monóxido de carbono se conoce como carboxihemoglobina.
Este efecto también juega un papel menor en la toxicidad del cianuro, pero el efecto principal es, con mucho, su interferencia con el funcionamiento adecuado de la proteína de transporte de electrones citocromo a. Las proteínas del citocromo también involucran grupos hemo y están involucradas en la oxidación metabólica de la glucosa por el oxígeno.
El sexto sitio de coordinación está ocupado por otro nitrógeno de imidazol o una Metionina.azufre, por lo que estas proteínas son en gran medida inertes al oxígeno, con la excepción del citocromo a, que se une directamente al oxígeno y, por lo tanto, se envenena muy fácilmente con el cianuro. Aquí, la transferencia de electrones tiene lugar cuando el hierro permanece en baja rotación pero cambia entre los estados de oxidación 2 y 3.
Dado que el potencial de reducción de cada paso es ligeramente mayor que el anterior, la energía se libera paso a paso y, por lo tanto, se puede almacenar en trifosfato de adenosina. El citocromo a es ligeramente distinto, ya que ocurre en la membrana mitocondrial, se une directamente al oxígeno y transporta protones y electrones, de la siguiente manera:
4 Cytc 2 O 2 8H
Adentro → 4 Cytc 3 2 H 2 O 4H
Afuera
Aunque las proteínas hemo son la clase más importante de proteínas que contienen hierro, las proteínas de azufre de hierro también son muy importantes, ya que están involucradas en la transferencia de electrones, lo que es posible ya que el hierro puede existir de manera estable en los estados de oxidación 2 o 3.
Estos tienen uno, dos, cuatro u ocho átomos de hierro que están cada uno coordinados aproximadamente tetraédricamente a cuatro átomos de azufre; Debido a esta coordinación tetraédrica, siempre tienen hierro de alto giro. El más simple de estos compuestos es la rubredoxina, que tiene un solo átomo de hierro coordinado a cuatro átomos de azufre de los residuos de cisteína en las cadenas peptídicas circundantes.
Otra clase importante de proteínas de hierro y azufre son las ferredoxinas., que tienen múltiples átomos de hierro. Transferrin no pertenece a ninguna de estas clases.
La capacidad de los mejillones para mantener su control sobre las rocas en el océano se ve facilitada por el uso de enlaces organometálicos a base de hierro en sus cutículas ricas en proteínas. Basado en réplicas sintéticas, la presencia de hierro en estas estructuras aumentó el módulo elástico 770 veces, la resistencia a la tensión 58 veces y la tenacidad 92 veces.
La cantidad de estrés requerida para dañarlos permanentemente aumentó 76 veces.
nutrición
Dieta
El hierro es omnipresente, pero las fuentes particularmente ricas de hierro en la dieta incluyen carne roja, ostras, lentejas, frijoles, aves de corral, pescado, vegetales de hoja, berros, tofu, garbanzos, guisantes de ojo negro y melaza negra. Los cereales para pan y desayuno a veces están fortificados específicamente con hierro.
El hierro proporcionado por los suplementos dietéticos a menudo se encuentra como fumarato de hierro (II), aunque el sulfato de hierro (II) es más barato y se absorbe igualmente bien. El hierro elemental, o hierro reducido, a pesar de ser absorbido en solo un tercio a dos tercios de la eficiencia (en relación con el sulfato de hierro), a menudo se agrega a alimentos como los cereales para el desayuno o la harina de trigo enriquecida.
El hierro está más disponible para el cuerpo cuando se quela a aminoácidos y también está disponible para su uso como un suplemento de hierro común. La glicina, el aminoácido menos costoso, se usa con mayor frecuencia para producir suplementos de glicinato de hierro.
Recomendaciones dietéticas
El Instituto de Medicina de EE. UU. (IOM) actualizó los requisitos promedio estimados (EAR) y las dietas recomendadas (RDA) para el hierro en 2001. El EAR actual para el hierro para las mujeres de 14 a 18 años es de 7.9 mg / día, 8.1 para las edades. 19-50 y 5.0 a partir de entonces (después de la menopausia).
Para los hombres, el EAR es de 6.0 mg / día para mayores de 19 años. La dosis diaria recomendada es de 15.0 mg / día para mujeres de 15 a 18 años, 18.0 para 19 a 50 y 8.0 a partir de entonces. Para hombres, 8.0 mg / día para mayores de 19 años. Las RDA son más altas que las EAR para identificar las cantidades que cubrirán a las personas con requisitos más altos que el promedio.
La dosis diaria recomendada para el embarazo es de 27 mg / día y, para la lactancia, de 9 mg / día. Para niños de 1 a 3 años, 7 mg / día, 10 para las edades de 4 a 8 y 8 para las edades de 9 a 13. En cuanto a la seguridad, la OIM también establece niveles de Ingesta superiores tolerables(UL) para Vitaminas y minerales cuando la evidencia es suficiente.
En el caso del hierro, el UL se establece en 45 mg / día. Colectivamente, los EAR, RDA y UL se conocen como ingestas dietéticas de referencia.
La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) se refiere al conjunto de información colectiva como Valores de referencia dietéticos, con Ingesta de referencia de población (PRI) en lugar de RDA, y Requisito promedio en lugar de EAR. AI y UL definieron lo mismo que en Estados Unidos. Para las mujeres, el PRI es de 13 mg / día de 15 a 17 años, 16 mg / día para las mujeres de 18 años en adelante que son premenopáusicas y 11 mg / día posmenopáusicas.
Para embarazo y lactancia, 16 mg / día. Para los hombres, el PRI es de 11 mg / día mayores de 15 años. Para niños de 1 a 14 años, el PRI aumenta de 7 a 11 mg / día. Los PRI son más altos que los RDA de EE. UU., Con la excepción del embarazo. La EFSA revisó la misma pregunta de seguridad no estableció un UL.
Los bebés pueden requerir suplementos de hierro si se alimentan con biberón de leche de vaca. Los donantes de sangre frecuentes corren el riesgo de tener niveles bajos de hierro y, a menudo, se les recomienda complementar su ingesta de hierro.
Para fines de etiquetado de alimentos y suplementos dietéticos en los EE. UU., La cantidad en una porción se expresa como un porcentaje del valor diario (% DV). Para fines de etiquetado de hierro, el 100% del valor diario era de 18 mg, y al 27 de mayo de 2016 se mantuvo sin cambios en 18 mg. En la Ingesta diaria de referencia se proporciona una tabla de todos los valores diarios para adultos viejos y nuevos.
La fecha límite original para cumplir era el 28 de julio de 2018, pero el 29 de septiembre de 2017, la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. Publicó una regla propuesta que extendió la fecha límite hasta el 1 de enero de 2020 para las grandes empresas y el 1 de enero de 2021 para las pequeñas empresas.
Deficiencia
La Deficiencia de hierro es la deficiencia nutricional más común en el mundo. Cuando la pérdida de hierro no se compensa adecuadamente con una ingesta adecuada de hierro en la dieta, se produce un estado de deficiencia de hierro latente, que con el tiempo conduce a anemia por deficiencia de hierro si no se trata, lo que se caracteriza por un número insuficiente de glóbulos rojos y una cantidad insuficiente de hemoglobina.
Niños premenopáusicosLas mujeres (mujeres en edad fértil) y las personas con una dieta pobre son más susceptibles a la enfermedad. La mayoría de los casos de anemia por deficiencia de hierro son leves, pero si no se tratan pueden causar problemas como latidos cardíacos rápidos o irregulares, complicaciones durante el embarazo y retraso en el crecimiento en bebés y niños.
Exceso
La absorción de hierro está estrictamente regulada por el cuerpo humano, que no tiene medios fisiológicos regulados para excretar hierro. Solo pequeñas cantidades de hierro se pierden diariamente debido al desprendimiento de las células epiteliales de la mucosa y la piel, por lo que el control de los niveles de hierro se logra principalmente mediante la regulación de la absorción.
La regulación de la absorción de hierro se ve afectada en algunas personas como resultado de un defecto genético que se asigna a la región del gen HLA-H en el cromosoma 6 y conduce a niveles anormalmente bajos de hepcidina, un regulador clave de la entrada de hierro en el sistema circulatorio en mamíferos.
En estas personas, la ingesta excesiva de hierro puede provocar trastornos de sobrecarga de hierro, conocidos médicamente como hemocromatosis. Muchas personas tienen una susceptibilidad genética no diagnosticada a la sobrecarga de hierro, y no conocen un historial familiar del problema. Por esta razón, las personas no deben tomar suplementos de hierro a menos que sufran de deficiencia de hierro y hayan consultado a un médico.
Se estima que la hemocromatosis es la causa del 0.3 al 0.8% de todas las enfermedades metabólicas de los caucásicos.
Las sobredosis de hierro ingerido pueden causar niveles excesivos de hierro libre en la sangre. Los altos niveles de hierro ferroso libre en la sangre reaccionan con los peróxidos para producir radicales libres altamente reactivos que pueden dañar el ADN, las proteínas, los Lípidos y otros componentes celulares.
La toxicidad del hierro ocurre cuando la célula contiene hierro libre, que generalmente ocurre cuando los niveles de hierro exceden la disponibilidad de transferrina para unir el hierro. El daño a las células del tracto gastrointestinal también puede evitar que regulen la absorción de hierro, lo que aumenta aún más los niveles en sangre.
El hierro generalmente daña las células del corazón y el hígado.y en otros lugares, causando efectos adversos que incluyen coma, acidosis metabólica, shock, insuficiencia hepática, coagulopatía, síndrome de dificultad respiratoria del adulto, daño orgánico a largo plazo e incluso la muerte. Los humanos experimentan toxicidad por hierro cuando el hierro excede los 20 miligramos por cada kilogramo de masa corporal;
60 miligramos por kilogramo se considera una dosis letal. El consumo excesivo de hierro, a menudo el resultado de que los niños coman grandes cantidades de tabletas de sulfato ferroso destinadas al consumo de adultos, es una de las causas toxicológicas más comunes de muerte en niños menores de seis años.
La ingesta dietética de referencia (DRI) establece el nivel máximo de ingesta tolerable (UL) para adultos en 45 mg / día. Para niños menores de catorce años, el UL es de 40 mg / día.
El tratamiento médico de la toxicidad del hierro es complicado y puede incluir el uso de un agente quelante específico llamado deferoxamina para unir y expulsar el exceso de hierro del cuerpo.
cáncer
El papel del hierro en la defensa contra el cáncer puede describirse como una «espada de doble filo» debido a su presencia generalizada en procesos no patológicos. Las personas que reciben quimioterapia pueden desarrollar deficiencia de hierro y anemia, para lo cual se utiliza la terapia de hierro por vía intravenosa para restaurar los niveles de hierro.
La sobrecarga de hierro, que puede ocurrir por el alto consumo de carne roja, puede iniciar el crecimiento tumoral y aumentar la susceptibilidad al inicio del cáncer, particularmente para el cáncer colorrectal.