Сера является метаболизируется всех организмов, от бактерий и архей для растений и животных . Сера восстанавливается или окисляется организмами в различных формах. Элемент присутствует в белках , сульфатные сложные эфиры из полисахаридов , стероидов , фенолов и серосодержащих коферментов . [1]
Окисление [ править ]
Восстановленные соединения серы окисляются большинством организмов, включая высших животных и высшие растения. [1] Некоторые организмы могут сохранять энергию (т. Е. Производить АТФ ) за счет окисления серы. Сера - единственный источник энергии для некоторых литотрофных бактерий и архей. Восстановленные соединения серы, такие как сероводород , элементарная сера, сульфит , тиосульфат и различные политионаты (например, тетратионат ), используются различными литотрофными бактериями, и все они окисляются Acidithiobacillus . [2]
В окислителях серы используются ферменты, такие как сульфид: хинонредуктаза , диоксигеназа серы и сульфитоксидаза, для окисления соединений серы до сульфата . Литотрофы, которые могут производить сахар посредством хемосинтеза, составляют основу некоторых пищевых цепей . Пищевые цепи сформировались в отсутствие солнечного света вокруг гидротермальных источников , которые выделяют сероводород и углекислый газ . Хемосинтетические археи используют сероводород в качестве источника энергии для фиксации углерода , производя сахара.
Сокращение [ править ]
Восстановление серы происходит у растений, грибов и многих бактерий. [3] Сульфат может служить акцептором электронов при анаэробном дыхании, а также может восстанавливаться для образования органических соединений . Сульфатредуцирующие бактерии восстанавливают сульфат и другие окисленные соединения серы, такие как сульфит, тиосульфат и элементарная сера, до сульфида .
Восстановление сульфата может быть диссимиляционным или ассимиляционным. Восстановление сульфата сульфатредуцирующими бактериями, например, диссимиляторно; Целью восстановления сульфата является выработка энергии, а сульфид выводится из организма. При диссимиляционном восстановлении сульфата используются ферменты АТФ-сульфурилаза , APS-редуктаза и сульфитредуктаза . [4] Однако при ассимиляционном восстановлении сульфата сульфат ассимилируется или включается в органические соединения. У некоторых организмов (например, кишечной флоры , цианобактерий и дрожжей ) [5]ассимиляционное восстановление сульфата - более сложный процесс, в котором используются ферменты АТФ-сульфурилаза, APS-киназа , PAPS-редуктаза и сульфитредуктаза. [3]
Использование растениями и животными [ править ]
Растения поглощают сульфат корнями и восстанавливают его до сульфида (см. « Ассимиляция серы» ). Растения способны восстанавливать APS непосредственно до сульфита (с использованием APS-редуктазы) без фосфорилирования APS до PAPS . Из сульфида они образуют аминокислоты цистеин и метионин , сульфолипиды и другие соединения серы. Животные получают серу из цистеина и метионина в белке, который они потребляют.
Сера является третьим по содержанию минеральным элементом в организме. [6] Аминокислоты цистеин и метионин используются организмом для производства глутатиона . Избыток цистеина и метионина окисляется до сульфата сульфитоксидазой, выводится с мочой или сохраняется в виде глутатиона (который может служить хранилищем серы). [6] Недостаток сульфитоксидазы, известный как дефицит сульфитоксидазы, вызывает физические уродства, умственную отсталость и смерть.
См. Также [ править ]
- Микробный метаболизм
- Серный цикл
Ссылки [ править ]
- ^ а б Шифф JA (1979). «Пути ассимиляционного восстановления сульфатов в растениях и микроорганизмах» . В симпозиуме Фонда CIBA (ред.). Сера в биологии . Джон Вили и сыновья. С. 49–50. ISBN 9780470718230.
- ^ Пронком JT, Meulenberg R, Hazeu Вт, Bos Р, Куэнен JG (1990). «Окисление восстановленных неорганических соединений серы ацидофильными тиобациллами» (PDF) . Письма о микробиологии FEMS . 75 (2–3): 293–306. DOI : 10.1111 / j.1574-6968.1990.tb04103.x .
- ^ a b « Путь: восстановление сульфата I (ассимиляторное) ». MetaCyc .
- ^ « Путь: восстановление сульфата IV (диссимиляционный) ». MetaCyc .
- ^ « Путь: восстановление сульфата II (ассимиляционный) ». MetaCyc .
- ^ a b Nimni ME, Han B, Cordoba F (2007). "Достаточно ли мы получаем серы в нашем рационе?" . Нутр Метаб (Лондон) . 4 (1): 24. DOI : 10,1186 / 1743-7075-4-24 . PMC 2198910 . PMID 17986345 .
Внешние ссылки [ править ]
- СМИ, связанные с метаболизмом серы, на Викискладе?