Ce știm și în ce parte a corpului se găsește?

Ce știm despre sulf și care sunt proprietățile sale?

Sulful este un element anorganic important. Se găsește în mod obișnuit în mediul nostru înconjurător, fie că este vorba de atmosferă, apă sau sol. Este, de asemenea, o componentă importantă a sistemelor biologice - plante, animale și oameni.

Este cunoscut prin simbolul chimic S, care provine din denumirea latină sulf.

Sulful este un element din grupa 16 a tabelului periodic al elementelor chimice și se găsește în perioada 3.

Denumirea provine din cuvintele grecești chalkos (minereu) și gennaó (a forma).

Prin urmare, numele lor indică faptul că sunt formatori de minereuri și că apar în principal sub formă de minereuri.

Sulful elementar este un solid cristalin fragil la temperatura camerei, de culoare galben pal, inodor și insipid.

Este un element nemetalic, nu este capabil să conducă un curent electric, este insolubil în apă, dar se dizolvă în solvenți organici.

Este destul de reactiv și se combină cu multe elemente. Arde cu o flacără albastră caracteristică pentru a forma dioxid de sulf, care are deja un miros iritant și sufocant.

Sulful este capabil să formeze multe molecule poliatomice în stare solidă, lichidă și gazoasă, adică are multe forme.

Un rezumat tabelar al informațiilor chimice și fizice de bază despre sulf

Este al zecelea cel mai abundent element din univers.

Se găsește într-o măsură mai mică în forma sa elementară naturală. Este mult mai frecvent în compuși în care apare în principal sub formă de sulfuri (S2-) sau sulfați (SO42-).

Este o componentă a zăcămintelor subterane - sub formă de minereu de sulfură (formă pură), sub formă de diverse minerale, ca parte a izvoarelor fierbinți și a gheizerelor și în combustibilii fosili (petrol, gaze naturale, cărbune).

De asemenea, se găsește foarte des în zonele vulcanice în forma sa elementară.

Cele mai cunoscute minerale de sulfură sunt pirita (FeS2), cinabaritul (HgS), galena (PbS), sfaleritul (ZnS) sau antimonitul (Sb2S3). Cele mai cunoscute minerale de sulfat sunt gipsul (CaSO4), celestina (SrSO4) sau baritul (BaSO4).

Sulful este cunoscut încă din preistorie datorită existenței sale în formă pură. Oamenii preistorici foloseau sulful ca pigment pentru picturile rupestre, iar în religiile egiptene era folosit în ceremonii. Este menționat și în Biblie - în legătură cu focurile iadului pe care le alimenta sulful.

Utilizarea practică a sulfului a început în Egipt, unde a fost folosit pentru a albi bumbacul, sau în China, unde făcea parte din explozibili.

Sulful a fost descoperit ca element în 1777 de către chimistul francez Antoine Lavoisier și abia în 1809 s-a dovedit că este un element chimic.

În prezent, sulful este utilizat în principal (până la 85 % din cantitatea totală) pentru a produce acid sulfuric, care este apoi utilizat, de exemplu, în producția de îngrășăminte, pigmenți, explozibili, produse petroliere, baterii și acumulatori.

Sulful este, de asemenea, utilizat la fabricarea hârtiei, a coloranților, a chibriturilor, a ucigașilor de insecte și mucegaiuri, ca agent de albire, conservant, antioxidant sau ca o componentă a medicamentelor (de exemplu, antibiotice, anestezice, analgezice, antiemetice, emetice sau pentru tratamentul bolilor de inimă).

Care este rolul sulfului în organism?

Sulful este aproape întotdeauna prezent în corpul uman ca parte a unor molecule mai complexe. Nu apare în formă liberă.

Aceste molecule, din care sulful este o parte de neînlocuit, joacă un rol important în multe procese fiziologice. Ele sunt esențiale pentru sănătatea și buna funcționare a organismului.

Cea mai mare parte a sulfului se găsește în compuși organici complecși, cum ar fi aminoacizii, proteinele, enzimele sau vitaminele. În acești compuși, sulful apare în mai multe configurații.

Cei mai răspândiți aminoacizi care conțin sulf în structura lor sunt metionina, cisteina, homocisteina și taurina. Alții includ cistina, cistationul sau acidul cisteic.

Cea mai mare proporție de sulf din cantitatea totală de sulf din organism se găsește în proteine, ale căror elemente constitutive sunt aminoacizii care conțin sulf.

Dintre vitamine, cele mai importante sunt tiamina (vitamina B1) și biotina (vitamina B7). Sulful se găsește, de asemenea, în alți compuși organici, cum ar fi acidul lipoic, coenzima A, glutationul, sulfatul de condroitină, heparina, estrogenii sau fibrinogenul.

Funcțiile biologice de bază ale sulfului, fie în forma sa proprie, fie ca parte a unor molecule mai complexe, includ:

• Este un element constitutiv pentru aminoacizi, vitamine și alți compuși organici importanți.
• Este implicat în structura și funcția proteinelor (prin intermediul aminoacizilor ca elemente de bază ale proteinelor).
• Influențează funcția enzimatică și procesele metabolice.
• Promovează forța și rezistența părului, a unghiilor, a pielii și a cartilajelor.
• Are efecte antioxidante.
• Are efecte antimicrobiene și antifungice.
• Are un efect benefic asupra dezvoltării și funcționării creierului și a nervilor.
• Are efect asupra funcției hormonale.
• Atunci când este utilizat extern, încetinește formarea și înmulțirea celulelor pielii (acest efect este utilizat în tratamentul diferitelor boli de piele).

Cele mai importante surse de sulf pentru organism

Cea mai importantă sursă de sulf pentru om este reprezentată de alimente. Prin intermediul alimentelor, sulful este absorbit sub formă de compuși mai complecși (în principal aminoacizi și vitamine) sau în forme mai simple - sub formă de sulfiți sau sulfați.

Mulți compuși ai sulfului sunt toxici pentru oameni (de exemplu, hidrogenul sulfurat), nu numai atunci când sunt administrați pe cale orală, ci și atunci când sunt inhalați.

Prin urmare, există doar un număr limitat de compuși ai sulfului care sunt siguri și necesari pentru organismul uman.

Cea mai mare parte a sulfului alimentar provine din doi aminoacizi - metionina și cisteina. Acești aminoacizi se găsesc în proteinele de origine vegetală și animală.

Metionina este un aminoacid esențial pe care organismul nu îl poate produce singur, de aceea depindem de aportul său din dietă.

În cazul cisteinei, situația este oarecum diferită. Aceasta nu este un aminoacid esențial, deoarece cisteina se formează în organism în procesul de metabolizare a metioninei.

Nevoia fiziologică de cisteină este satisfăcută nu numai prin aportul alimentar de cisteină, ci și prin creșterea aportului de metionină, care este ulterior metabolizată în cisteină.

Nevoia zilnică de sulf la om este satisfăcută în mod adecvat dacă se consumă în alimentație aproximativ 13 mg/kg din acești aminoacizi.

Din punct de vedere nutrițional, și metionina singură poate furniza organismului tot sulful de care are nevoie.

Sulful intră în organism și prin compușii săi anorganici prezenți în alimentație - și anume sulfații sau sulfiții. Aceștia reprezintă însă doar o sursă neglijabilă de sulf pentru organism.

Absorbția lor în tractul gastrointestinal este redusă și, prin urmare, sunt rareori incluși în aportul zilnic necesar de sulf.

Alimentele de origine animală bogate în sulf sunt proteinele animale, ouăle, produsele lactate, carnea, peștele și fructele de mare.

Dintre alimentele vegetale, cele mai importante sunt legumele (ceapă, usturoi, praz, arpagic, varză, varză, varză kale, conopidă, broccoli, creson, muștar, hrean, ridichi), fructele (zmeură), nucile și germenii de grâu.

Sulful se găsește, de asemenea, în apele minerale sau în cantități mici în apa de la robinet.

Sulful poate avea un miros caracteristic în unele alimente proteice care seamănă cu ouăle stricate.

Nu există recomandări definite pentru sulf și pentru aportul zilnic optim al acestuia. Consumul de cantități suficiente de aminoacizi care conțin sulf asigură cantitățile suficiente și necesare de sulf pentru buna funcționare a organismului.

În industria alimentară, putem observa, de asemenea, adăugarea deliberată de sulf în alimente în timpul procesării.

Este vorba de adăugarea de sulfiți, care acționează ca și conservanți, antioxidanți sau agenți de albire în alimente.

De obicei, sulfiții sunt adăugați în alimente precum:

• Fructe și legume în formă crudă, procesată, congelată, uscată sau conservată, în sucuri, gemuri, marmelade sau creme tartinabile
• Produse de cofetărie, siropuri și îndulcitori
• Cereale și produse cerealiere, nuci
• Produse din carne
• Pește și fructe de mare
• Ierburi și condimente
• Bere, vin, alcool și băuturi aromatizate

Lista tabelară a aditivilor alimentari autorizați

Sulfiții sunt, de asemenea, incluși în multe medicamente sau suplimente alimentare.

Sulf - de la aport la excreție

Absorbție

După cum s-a menționat deja, aproape tot sulful intră în organism prin intermediul a doi aminoacizi - metionina sau cisteina.

În cazul metioninei, locul principal de absorbție este intestinul subțire. Aici, metionina este absorbită de transportatori specifici.

Metionina este unul dintre aminoacizii cu cea mai mare rată de absorbție în tractul digestiv.

Proporția de metionină absorbită este relativ mare. Cu toate acestea, aproximativ 20-30 % din cantitate este metabolizată direct în timpul absorbției pentru a forma sulfați.

Cisteina este absorbită în mediul din intestinul subțire și, de asemenea, prin intermediul unor transportatori specifici dependenți de energie.

Absorbția compușilor anorganici de sulf în tractul gastrointestinal, adică a sulfaților sau a sulfiților absorbiți din alimentație sau formați prin metabolismul aminoacizilor, este scăzută.

Majoritatea sulfaților de până la 1 gram sunt absorbiți în intestinul subțire și gros. Absorbția se face prin intermediul transportatorului de sulfat de sodiu.

Distribuție

Sulfații sunt pe locul patru pe lista celor mai abundenți anioni din sângele uman.

Concentrația lor în urină este de aproximativ 300 µmol/l. Aportul alimentar de sulfați sau de aminoacizi care conțin sulf crește nivelul acestora, uneori de două ori.

Concentrația obișnuită de sulfiți în sânge este de 5 µmol/l, dar poate fi cuprinsă în intervalul de referință 0-10 µmol/l.

În analizele standard de sânge, nivelul de sulf sau de compuși ai acestuia nu este determinat.

Sulful este transportat din sânge înapoi în țesuturile și celulele organismului prin mai multe tipuri de purtători.

Sulfații sau aminoacizii care conțin sulf sunt, de asemenea, capabili să treacă prin placentă în ambele sensuri. Această capacitate de a trece în ambele sensuri este esențială atât pentru a menține un aport adecvat de sulf pentru făt, cât și pentru a preveni excesele dăunătoare.

Sulful trece, de asemenea, prin bariera hemato-encefalică sub formă de cistină, care este ulterior degradată în sulfat în mediul cerebral.

Metabolismul și stocarea sulfului

Deoarece sulful este de obicei ingerat în alimentație sub formă de molecule mai complexe, acesta este metabolizat sau descompus în molecule mai simple în organism.

În general, sulful este metabolizat prin oxidarea sulfului sub formă de sulfuri S2- (în această formă este prezent în compuși organici mai complecși) în sulfiți SO32- și mai departe în sulfați SO42-.

Sulfații pot fi depozitați în țesuturi legați de ascorbat, formând astfel depozite de sulf. Totuși, aceste depozite de sulf sunt foarte mici. Ulterior, sulful este eliberat din legătura sa cu ascorbatul de către enzime, în funcție de nevoile organismului.

Metabolismul metioninei are loc printr-o serie de procese care sunt controlate de enzime. Rezultatul final al metabolismului său este formarea de sulfat.

Cu toate acestea, în plus față de sulfat, în timpul metabolismului său se formează homocisteină, cistation, cistină, taurină și, de asemenea, cisteină. Aceștia sunt produsele metabolismului metioninei.

Cisteina nu este un aminoacid esențial. Prin urmare, sursa de cisteină nu este doar alimentul în sine, ci se poate forma în organism și datorită metioninei.

Moleculele de cisteină și metionină în sine nu sunt stocate în organism. Soarta lor este că sunt oxidate în sulfați anorganici sau legate de glutation (o tripeptidă compusă din trei aminoacizi care are puternice proprietăți antioxidante).

Excreție

Sulful și compușii săi sunt excretați din organism în principal prin urină.

În fiecare zi, oamenii excretă un total de aproximativ 1,3 g de sulf în urină. Dacă aportul alimentar de sulf este mai mare, proporția de sulf excretat crește.

Sulful este excretat în urină sub formă de esteri organici (aproximativ 15 %). Restul pierderii de volum se face sub formă de sulfați.

Rata de excreție a sulfului de către plămâni este, de asemenea, influențată de nivelul de vitamina D din organism.

Alte căi de excreție a sulfului, de exemplu, fecalele, sunt neglijabile (< 0,5 mmol/zi).

Care este consecința abaterii de la nivelurile fiziologice de sulf?

Ca și în cazul altor minerale sau oligoelemente, este important să se mențină sulful la niveluri care sunt benefice și sigure pentru organism.

Consecințele patologice ale unei deficiențe de sulf numai în organismul uman nu au fost definite și, prin urmare, nu sunt cunoscute.

Unele surse au raportat că au apărut tulburări cerebrale și leziuni ale țesutului conjunctiv la pacienții cu un defect al purtătorilor specifici de sulf.

Nivelurile excesiv de ridicate de sulf în organism pot provoca pierderea de minerale din oase și, ulterior, creșterea riscului de osteoporoză.

Expunerea la doze mari de sulf poate declanșa crize de astm și reacții alergice cutanate, cum ar fi urticaria.

Sulful are, de asemenea, mulți compuși care sunt toxici pentru oameni. Un exemplu este dioxidul de sulf.

Expunerea organismului la acești compuși, de exemplu sub forma poluării aerului, provoacă inflamarea tractului respirator superior, îngustarea căilor respiratorii și boli pulmonare.

Principala și cea mai mare sursă de sulf este aportul alimentar sub formă de aminoacizi care conțin sulf, metionină și cisteină.

Prin urmare, simptomele deficienței sau excesului acestora pot fi parțial atribuite sulfului.

Cauza principală a deficienței de metionină și cisteină în organism este un aport alimentar semnificativ scăzut de proteine. Cu excepția cazului în care există o problemă asociată cu absorbția sau metabolismul acestor doi aminoacizi, deficiența poate fi tratată prin creșterea aportului acestora.

Cu toate acestea, sunt cunoscute și defecte congenitale în absorbția sau metabolismul acestor aminoacizi. Astfel, nivelurile lor excesive sau insuficiente în organism nu depind direct de aportul alimentar.

Defectele congenitale de absorbție includ, de exemplu, diverse malabsorbții.

Tulburările metabolice includ tulburări ale funcției diferitelor enzime implicate în metabolismul metioninei și al cisteinei. Acest lucru duce, în cele din urmă, la acumularea sau absența metaboliților lor în organism.

În general, aceste tulburări se manifestă în principal prin:

• afectarea funcției mentale
• dezvoltarea întârziată a individului
• tulburări de convulsii
• tulburări de mișcare
• tulburări ale sângelui, cum ar fi deficitul de globule roșii și trombocite
• acumularea excesivă a anumitor metaboliți în urină
• formarea de calculi renali și urinari

O tulburare importantă legată de metabolismul deficitar al aminoacizilor care conțin sulf este o tulburare numită homocistinurie.

Aceasta apare ca urmare a unei funcții deficitare a enzimei cistationină-sintetază, care facilitează transformarea homocisteinei în sulf.

Astfel, homocisteina se acumulează în sânge în cantități mari și provoacă probleme de sănătate. De asemenea, este excretată în cantități mari în urină.

Deoarece homocisteina este un precursor pentru formarea cisteinei, producția sa este redusă în această boală.

Homocistinuria provoacă leziuni oculare (miopie, opacifierea și deplasarea cristalinului), leziuni osoase (osteoporoză, scolioză, fracturi) sau tulburări ale sistemului nervos (dezvoltare întârziată, dizabilitate intelectuală, tulburări psihologice).

Homocisteina este, de asemenea, un factor important care contribuie la bolile cardiovasculare, mai exact la tromboza venoasă profundă, embolia pulmonară sau accidentul vascular cerebral.

Unele studii au legat, de asemenea, metionina de dezvoltarea anumitor tipuri de cancer. Acest lucru se datorează faptului că dezvoltarea unor celule canceroase prezintă o dependență față de acest aminoacid.