【元素家族——連載136】補血就是補鐵

05-03

血液，鮮紅色！自古以來，人類對於這種紅色液體的感覺可謂是兩個極端，一方面是生命的依靠，有血緣的親近與血脈的延續，身體里流淌著親人的血，那是一種心心相連的溫暖；另一方面則是恐懼，歐美恐怖片里常常用鮮血淋淋給人凄慘的景象，使人毛骨悚然。

【這是溫暖還是恐怖？】

血的味道嘗上去既不好也不壞，有人會認為血液有一些金屬的味道，這是對的，18世紀，義大利醫學家Menghini研究血液的殘渣，發現這些血渣竟然可以被磁鐵吸引，也就是說血液裡面竟然有鐵。

【Menghini就是用這樣的磁鐵去吸引血渣，發現血液里有鐵。】

在《氧》那一章里，我們已經提到拉瓦錫發現靜脈血和動脈血顏色的不同，實際是因為其中的含氧量不同，也就是說血液里有能夠輸送氧氣的物質。

1825年，恩格哈爾德研究了血液中的蛋白質，正是這些蛋白質讓血液呈現出紅色，因此它們被稱為「血紅蛋白」。他發現各種血紅蛋白中都含有鐵元素，每一種蛋白質中的鐵含量都是恆定的，他還估算出一個血紅蛋白的分子量是16000的n倍。這個發現太超前了，要知道，整整100年後，施陶丁格的高分子化學才誕生。在當時，沒有一個人能想到會有這麼大的分子，這讓他受盡嘲弄。

一直到100年後，英國科學家阿代爾才用滲透壓的方法確認了恩格哈爾德的發現，並且明確了n=4。

【紅血球由血紅蛋白組成，血紅蛋白由珠蛋白和亞鐵血紅素組成。】

1959年，奧地利化學家佩魯茲用X射線衍射的方法分析出了肌紅蛋白（很類似血紅蛋白）的結構，這一發現讓他獲得了1962年諾貝爾化學獎。

【佩魯茲和妻子在諾貝爾獎舞會上。】

每一個血紅蛋白分子由4個珠蛋白和4個亞鐵血紅素分子組成，每個血紅素又由4個吡咯環組成，這4個吡咯環的中央有一個鐵原子。氧氣就是結合在鐵原子上，被血液運輸。當鐵原子在二價狀態時，可以和氧氣結合成氧合血紅蛋白；如果鐵被氧化為三價狀態，成為高鐵血紅蛋白，就失去了載氧能力。

【亞鐵血紅素的分子結構，二價鐵離子在分子的正中心。】

說到血紅蛋白和氧氣的結合，也是一個很神奇的過程。

首先，一個氧分子與血紅蛋白四個亞鐵血紅素中的一個結合，鐵原子與氧結合之後，會拖動珠蛋白中的組氨酸，從而引起其他珠蛋白結構的變化，這種變化使得第二個氧分子更容易尋找另一個亞鐵血紅素結合。第三個、第四個也是一樣的道理，反之亦然，一個氧分子的離去會刺激另一個的離去，直到完全釋放所有的氧分子。

這種有趣的現象被稱為協同效應。

【協同效應的示意圖，每個結構中的圓形為鐵原子，五邊形是組氨酸分子。】

可以想像，是億萬年的演化，才讓動物進化出血紅蛋白這種神器。但地球誕生20億年以後，大氣的氣氛就是以氮氣氧氣為主的，所以血紅蛋白不用多考慮與其他氣體的結合。但到了現代某些場合，就出bug了。

我們發現，血紅蛋白還可以與二氧化碳、一氧化碳、氰離子結合，結合的方式也與氧完全一樣，所不同的只是結合的牢固程度。其中，一氧化碳、氰離子與它的結合力比氧氣還強得多。這就是煤氣中毒、氰化物中毒的機理，要想解毒，只能找和血紅蛋白結合力更強的解藥，比如：亞甲基藍。

【一氧化碳中毒，不能怪血紅蛋白哦。】

通過上面的介紹，我們應該能體會到鐵元素對人類有多麼重要。確實，一個成年人體內含有3-5克鐵，其中三分之二都分布在血紅蛋白中。如果缺乏鐵元素，就會影響到血紅蛋白的合成，使人體內的細胞、組織供氧不足，導致缺鐵性貧血。

【缺鐵性貧血的癥狀：脫髮、呼吸急促、情緒低落、容易疲勞、不安腿綜合征、頭疼、指甲發脆、怕冷。】

既然鐵對人類這麼重要，那麼維持體內鐵平衡尤為重要，尤其對女性、孕婦、病人和老人。按照進出平衡的原則，一方面需要補鐵，另一方面要防止鐵的流失。

在鋁的篇章里提過，以前家家有一個鋁做的「鋼精鍋」，現在似乎都已經換回鐵鍋了。這不僅因為鋁對人體有害，更因為用鐵鍋燒的菜肴會給人體補充一定的鐵元素。

【還是鐵鍋好。】

眾多食物中，最變態的補鐵神器是豬肝，100g中竟然含有22.6毫克的鐵。

【親，來碗豬肝湯吧。】

蔬菜水果是富含各種元素的食物，鐵也不例外。

【這些都是補鐵的好東西。】

曾有傳言菠菜的含鐵量最高，以至於美國知名動畫片《大力水手》中菠菜都被作為主人公放大招之前的必備良藥。但這實在是一個「小數點的笑話」，1870年，德國化學家Wolf發表了一篇論文，指出菠菜中鐵的含量極高，甚至可與紅肉相當。直到1937年，一位德國科學家突然發現，自己檢測的菠菜鐵含量遠遠低於以往的數據，查閱原始數據之後才發現是當初Wolf把小數點點錯了位置，數值足足誇大了十倍。

其實菠菜中的鐵含量在植物中確實算佼佼者，甚至和雞蛋豬肉也差不多，但菠菜中含有大量的草酸，跟鐵元素結合成草酸亞鐵，很難被人體吸收。有人估算過，你要吃十幾斤菠菜，才能抵得上別人吃一兩豬肝。如果真是這樣，估計你的臉早就綠了。所以，補鐵的王道還是吃魚吃肉和動物內臟。

【大力水手動畫片產自1929年的美國，正是經濟危機大蕭條的時期，這個不怕困難、力大無窮的形象對於肉食較少的美國國民猶如一針強心劑。現在我們知道補鐵可不能真的靠菠菜。】

說完補鐵，再說鐵流失，鐵的天敵是茶和咖啡中的多酚類物質，這類物質會和鐵結合成難溶的鹽類，抑制鐵質吸收。因此，飲茶和咖啡，要有度。

【咖啡和茶，每天1-2杯即可。】

小測試

1，鎮帖頭像是：

A）鐵血首相

B）熱血首相

C）混血首相

D）鋼鐵首相

2，下列物質中，最適合補鐵的是

A）菠菜

B）雞蛋

C）豬肝

D）豬肉

3，你每天喝幾杯咖啡or茶

A）0

B）1

C）2

D）3