Биологическая роль серосодержащих соединений

Сера - элемент VI группы периодической системы с атомным номером 16. Сера относительно устойчива в свободном состоянии, в обычных условиях находится в виде молекулы S8, имеющей циклическое строение. Природная сера состоит из смеси четырех стабильных изотопов с ат. м. 32, 33, 34 и 36. При образовании химических связей сера может использовать все шесть электронов внешней электронной оболочки (степени окисления серы: 0, 2, 4 и 6) [22]. Сера обеспечивает в клетке тонкий и сложный процесс, как передача энергии: переносит электроны, принимая на свободную орбиталь один из не спаренных электронов кислорода. Сера участвует в фиксации и транспорте метильных групп, является частью различных коэнзимов, включая коэнзим А. Также очень важна детоксикационная роль серы [12].

Серосодержащие соединения

В серосодержащих соединениях обычно кислород замещается на серу, образуя:

Тиопроизводные обладают более сильными кислотными свойствами; некоторые очень токсичны [17].

Наиболее многочисленны соединения S(II), где сера выступает как аналог кислорода. Тиолы или тиоспирты R-S-H представляют собой серосодержащие аналоги спиртов.

Cвойства

Свойство тиолов «гасить» свободные радикалы нашло применение в создании радиопротекторов - веществ, защищающих от радиоактивного излучения. Сераорганические соединения входят в состав многих современных лекарственных средств, среди них самую большую группу образуют сульфаниламидные препараты - производные сульфоновой кислоты. Обладают высокой антимикробной активностью - сульфаниламид, позже получивший название стрептоцид. Известны и S-содержащие лекарственные препараты, которые не относятся к группе сульфаниламидов, например, производное сульфанилмочевины - бутамид стимулирует работу поджелудочной железы, и потому его применяют при лечении диабета [26].

Биологическая роль

Серосодержащие группы, обладая высокой реакционной способностью, входят в состав активных центров гормонов, ферментов, рецепторов. Например, окисление сульфгидрильных групп аденилатциклазы уменьшает, а восстановление - увеличивает ее активность, что может направленно изменять уровень циклических нуклеотидов, выполняющих функцию вторичных передатчиков в организме. Имеются данные о важной роли сульфгидрильных групп в мышечном сокращении, делении клеток, окислительном фосфорилировании, перекисном окислении, радиационном поражении, нервной деятельности, в частности в нейромедиаторных процессах. Исследования последних лет убедительно свидетельствуют о наличии в a-адренорецепторах и М-холинорецепторах высокореактивных сульфгидрильных групп, а в бета-адренорецепторах и Н-холинорецепторах - дисульфидных связей, воздействие на которые изменяет рецепторную активность. В современной фармакопее имеется большое количество препаратов, механизм действия которых заключается во взаимодействии с сульфгидрильными группами и дисульфидными связями (блокаторы, тиоловые соединения). Особенно широкий спектр терапевтического воздействия имеют препараты другого химического строения - тиолы, т.е. соединения, содержащие свободные сульфгидрильные группы. Механизм действия тиолов заключается, во-первых, в их способности разрывать (восстанавливать) дисульфидные связи патологических субстратов и, во-вторых, инактивировать и связывать токсические агенты, а также повышать содержание сульфгидрильных групп в организме. Экспериментальными исследованиями установлено, что дитиолы обладают антиоксидантными свойствами и блокируют реакции перекисного окисления [23].

В организмах животных и человека сера выполняет незаменимые функции: обеспечивает пространственную организацию молекул белков, необходимую для их функционирования, защищает клетки, ткани и пути биохимического синтеза от окисления, а весь организм - от токсического действия чужеродных веществ.В организме человека сера непременная составная часть клеток, активних центров ферментов, гормонов, в частности инсулина, и серосодержащих аминокислот (цистеина, цистина, метионина), биологически активных веществ (гистамина, биотина, липоевой кислоты и др.) [22].

Биологически-активные серосодержащие соединения (БАСС), такие как глутатион, цистеин, метионин, липоевая кислота, содержащие тиоловые (SH-) группы, играют важную роль в физиологических и биохимических процессах в организме человека и животных. Особую роль тиоловым соединениям отводят при рассмотрении их в качестве компонентов неферментативного звена антиоксидантной защитной системы организма наряду с мочевой, аскорбиновой кислотами, различными формами токоферола. Присутствующие в организме тиоловые соединения в первую очередь подвергаются действию активных кислородных радикалов, что предохраняет от их действия функциональные группы биологических молекул и клеточных мембран. Другим важным свойством тиоловых соединений является их способность образовывать комплексные соединения с ионами металлов (Hg2+, Сd2+, Ni2+,Cu2+). Это позволяет защищать организм от токсичного действия «тиоловых ядов». Уровень суммарного содержания тиоловых соединений в биологических объектах может выступать в качестве показателя оксидативного стресса и детоксикации организма [8].