Биологическая роль серы

По содержанию в организме человека сера относится к макро­элементам (0,16%; ~120 г) и является жизненно необходимой (наряду с другими органогенами: С, Н, N, Р, O и S), которые составляют основу живых систем.

Сера входит в состав различных биомолекул: белков, амино­кислот (цистин, цистеин, метионин), гормонов (инсулин), витаминов (В₁), каротина волос, костей и нервной ткани.

Суточная потребность в сере взрослого человека ~4-5 г. Способность атомов серы образовывать гомоцепи (-S-S-) харак­терна и для соединения серы в организме, выполняющих определенную биологическую роль в процессах жизнедеятельности.

Два связанных атома серы -S-S- (дисульфидный мостик) находятся в аминокислоте - цистине:

Другая аминокислота цистеин, содержит сульфгидрильную или тиоловую группу:

Как известно, аминокислоты в белках соединены пептидной связью.

Полипептидные белковые молекулы стабилизируются внутримолекулярной водородной связью. Пептидные цепи могут быть связаны также и дисульфидным мостиком (-S-S-), как напри­мер, в керотине волос. На схеме показано образование дисульфидной связи между двумя остатками цистеина, каждый из которых потерял атом водорода:

дисульфидные мостиковые связи создают третичную струтктуру белков. Это функционально-необходимое взаимное расположение в пространстве вторичной структуры белков - спиралей и слоев, образованных полипептидными цепями.

Дисульфидные мостики образуются из сульфгидрильных групп серусодержащей аминокислоты - цистеина.

Очень важной в биологическом отношении является аминокислота - метионин (донор метильной группы - СН₃). Активная форма метионина - S-аденозилметионин (Ad-S-CH₃). В ней метильная группа соединена через серу с аденином - Ad. В процессах биосинтеза метильная группа переносится на различные акцепторы метильных групп (RH):

Ad-S-CH₃ + RH ® Ad-SH + R-CH₃

В живых организмах сера окисляется, образуя различные продукты (сульфаты, тиосульфаты, политионовые кислоты и серу)

-SH ® SO₄^2-

-SH ® S₂O₃^2-

-SH ® S_XO₆^2-

-SH ® S₈

В кишечнике из аминокислот микробы вырабатывают ядовитые для организма соединения - фенол, крезол, индол. Образующаяся эндо­генная серная кислота обезвреживает эти вещества, вместе с тем, она связывает многие чужеродные для организма соединения (лекар­ственные препараты и их метаболиты). Со всеми этими соединениями она образует относительно безвредные вещества - коньюгаты, кото­рые выводятся из организма. Например, коньюгат - калиевая соль сернокислого эфира фенола выделяется с мочой.

C₆H₅OH + HO-SO₂-OK ® C₆H₅O-SO₂-OK + H₂O

Сульфгидрильные группы в некоторой степени защищают организм от радиационных поражений.

При окислении этих групп (-SH) образуются дисудьфидные связи
(-S-S-) и, наоборот, - при восстановлении связей (-S-S-) образуются сульфгидрильные группы (-SH).

R₁-S-S-R₂ R₁SH + R₂SH

Эти процессы обратимы. Под влиянием ионизирующего излучения в организме образуются активные свободные радикалы Н^· и ОН^·, инициирующие процессы окисления. -SH группы вступают в реакцию с радикалами, образуя малоактив­ные радикалы

RSH + ОН^· ® RS + H₂O

Этим предотвращается воздействие радикалов на нуклеиновые кислоты и другие биомолекулы.

Поиск по сайту: