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Lexikon der Biologie: Eisen

Eisen, chemisches Zeichen Fe, für alle Organismen lebensnotwendiges chemisches Element; das meistverbreitete Schwermetall der Erdkruste (Erde); Eisenerzvorkommen sind in der Regel oxidischer oder sulfidischer Natur. Als technisch wichtigstes Gebrauchsmetall findet Eisen u. a. Verwendung in der Pulvermetallurgie, der Magnettechnik oder in Legierungen (z. B. Stahl). In der Klärtechnik werden Eisensalze (z. B. Eisensulfat) zur Phosphatfällung eingesetzt (Kläranlage). In der Erde liegt Eisen fast ausnahmslos in der oxidierten Form (Fe3+) vor, meist als schwerlösliches Eisenhydroxid [Fe(OH)3], als Eisen(III)-Oxide oder Eisen-Phytate, die dem Boden charakteristische rote bis braune Farbtöne verleihen (Latosole, Podsol, Eisenverlagerung). Eisenionen gehören neben Kupfer, Zink, Mangan, Molybdän und Kobalt zur chemischen Gruppe der Übergangsmetalle, die in der belebten Natur Bestandteil einer Reihe von Metalloproteinen sind. Eisen ist als zwei- oder dreiwertiges Eisen (Fe2+ oder Fe3+) Bestandteil wichtiger Proteine, z. B. Hämoglobine und Myoglobine, der Cytochrome, der Peroxidase, Katalase und Ferredoxine, und ist damit am Sauerstofftransport sowie an Elektronenübertragungsreaktionen u. a. der Photosynthese, der Atmungskette oder der Stickstoffixierung (Nitrogenase) beteiligt. Die in Milz und Leber vorkommenden Proteine Ferritin und Hämosiderin können Eisenionen bis zu 23% bzw. 35% binden und fungieren so als Speicherproteine für Eisen. Im Blut existiert Transferrin als eigenes Transportprotein für Eisen. Entsprechend dem Hämgehalt (Häm) unterscheidet man zwischen den Häm-Eisen-Proteinen (Cytochrome, Hämoglobine, Katalasen und Myoglobine) und den Nicht-Häm-Eisen-Proteinen (Ferredoxine, Ferritin, Hämosiderin, Transferrin). Eisen steht in der Regel in der Nahrung bzw. bei Pflanzen als Bodenmineral (Nährstoffhaushalt, Nährsalze) in ausreichender Menge zur Verfügung; z. B. werden von dem in der Nahrung des Menschen enthaltenen Eisen ( vgl. Tab. ) nur ca. 10% im oberen Dünndarm resorbiert. Dennoch werden gelegentlich in manchen Teilen der Welt Eisenmangelzustände beobachtet. Beim Menschen führt Eisenmangel zu Anämie (Eisenmangelanämie) und zu Störungen des Immunsystems, bei Pflanzen zu Blatt-Chlorosen, d. h. zu Mangel an Chlorophyll (Eisen ist Cofaktor bei der Chlorophyll-Synthese; Eisenchlorose). Um solche Mangelzustände bei Pflanzen zu beheben, versucht man inzwischen mittels gentechnologischer Maßnahmen (Gentechnologie), die Konzentration an Proteinen zu erhöhen, die für die Aufnahme und/oder Speicherung von Eisen wichtig sind. Diese Maßnahmen greifen allerdings kaum, wenn Eisen auf Kalkböden durch Carbonat und Bicarbonat festgelegt ist oder ein Überschuß verschiedener Schwermetalle um die Aufnahme konkurriert. Eisenaufnahme bei Pflanzen, Eisenstoffwechsel, Eisen-Schwefel-Proteine.

Copyright 1999 Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg

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