Железо представляет собой парадокс для живых организмов («двуликий Янус»). С одной стороны, железо является важнейшим кофактором для энзимов в митохондриальной дыхательной цепи, в цитратном цикле, в синтезе ДНК, и играет центральную роль в связывании и транспорте кислорода гемоглобином и миоглобином; железосодержащие белки необходимы также для метаболизма коллагена, тирозина и катехоламинов. С другой стороны, свободное, нехелатированное железо вследствие его каталитического действия в одной из редоксреакций (Fe2+«-»Fe3+) образует опасные гидроксильные радикалы, которые могут вызывать гибель клеток в результате пероксидативного повреждения клеточных мембран. В процессе эволюционного развития этот «парадокс железа» был решен путем образования специализированных молекул для абсорбции из пищи (всасывание), его транспорта и депонирования в растворимой, нетоксичной форме. Вместе с тем эволюционно сформировалась тонкая регуляция гомеостаза железа. Механизмы этой регуляции обеспечивают поддержание жизненно важных клеточных функций и устраняют возможные повреждения и гибель клеток.
В организме взрослого человека содержится приблизительно 4-5 г железа, большая часть которого входит в состав гемоглобина эритроцитов (приблизительно 2,5 г). Гемовое железо непрерывно перерабатывается после фагоцитоза и катаболизма стареющих красных клеток крови тканевыми макрофагами. Этот процесс позволяет переработать
приблизительно 25-30 мг железа в день, соответствуя ежедневным потребностям в железе для эритропоэза. Кишечное поглощение железа зрелыми энтероцитами, расположенными на верхушке дуоденальных ворсинок, составляет приблизительно 1-2 мг в день, что компенсирует потерю железа, связанную с эксфолиацией эпителиальных клеток. Только тонкое регулирование поглощения железа в кишечнике позволяет избежать перегрузки организма железом, поскольку в организме нет механизмов, которые позволили бы избавиться от избытка поглощенного железа. Всасывание железа может значительно увеличиваться при дефиците железа, гемолизе или значительных кровотечениях.