Ne biliyoruz ve vücudun neresinde bulunuyor?

Sülfür hakkında ne biliyoruz ve özellikleri nelerdir?

Kükürt önemli bir inorganik elementtir. Atmosferde, suda veya toprakta olmak üzere çevremizde yaygın olarak bulunur. Aynı zamanda biyolojik sistemlerin - bitkiler, hayvanlar ve insanlar - önemli bir bileşenidir.

Latince sülfür isminden türetilen S kimyasal sembolü ile bilinir.

Kükürt, kimyasal elementlerin periyodik tablosunun 16. Grubunda yer alan bir elementtir ve 3. Periyotta bulunur.

İsmi Yunanca chalkos (cevher) ve gennaó (oluşturmak) kelimelerinden gelmektedir.

Bu nedenle isimleri cevher oluşturduklarını ve esas olarak cevher şeklinde meydana geldiklerini gösterir.

Elementel sülfür oda sıcaklığında kırılgan kristal bir katıdır. Soluk sarı renkte, kokusuz ve tatsızdır.

Metalik olmayan bir elementtir. Elektrik akımı iletemez, suda çözünmez, ancak organik çözücülerde çözünür.

Oldukça reaktiftir ve birçok elementle birleşir. Karakteristik mavi bir alevle yanarak tahriş edici ve boğucu bir kokuya sahip olan sülfür dioksit oluşturur.

Kükürt katı, sıvı ve gaz halinde birçok poliatomik molekül oluşturabilir, yani birçok formu vardır.

Kükürt hakkında temel kimyasal ve fiziksel bilgilerin tablo halinde özeti

Evrende en bol bulunan onuncu elementtir.

Doğal elementel formunda daha az oranda bulunur. Esas olarak sülfitler (S2-) veya sülfatlar (SO42-) olarak meydana geldiği bileşiklerde çok daha yaygındır.

Sülfür cevheri (saf halde), çeşitli mineraller, sıcak su kaynakları ve gayzerlerin bir parçası olarak ve fosil yakıtlarda (petrol, doğal gaz, kömür) olmak üzere yeraltı yataklarının bir bileşenidir.

Ayrıca volkanik bölgelerde elementel formda da sıklıkla bulunur.

En iyi bilinen sülfit mineralleri pirit (FeS2), sinnabarit (HgS), galen (PbS), sfalerit (ZnS) veya antimonittir (Sb2S3). En iyi bilinen sülfat mineralleri ise jips (CaSO4), selestin (SrSO4) veya barittir (BaSO4).

Kükürt, saf halde bulunması nedeniyle tarih öncesi çağlardan beri bilinmektedir. Tarih öncesi insanlar kükürdü mağara resimlerinde pigment olarak kullanmış ve Mısır dinlerindeki törenlerde kullanılmıştır. Kükürtten İncil'de de bahsedilmektedir - kükürdün körüklediği cehennem ateşleriyle bağlantılı olarak.

Sülfürün pratik kullanımı, pamuğu ağartmak için kullanıldığı Mısır'da ya da patlayıcıların bir parçası olduğu Çin'de başlamıştır.

Kükürt, 1777 yılında Fransız kimyager Antoine Lavoisier tarafından bir element olarak keşfedildi ve 1809 yılına kadar kimyasal bir element olduğu kanıtlanamadı.

Günümüzde kükürt esas olarak (toplam miktarın %85'ine kadar) sülfürik asit üretmek için kullanılmakta ve bu asit daha sonra örneğin gübre, pigment, patlayıcı, petrol ürünleri, pil ve akümülatör üretiminde kullanılmaktadır.

Kükürt ayrıca kağıt, boya, kibrit, böcek ve küf öldürücü üretiminde, ağartma maddesi, koruyucu, antioksidan olarak veya ilaçların bir bileşeni olarak (örneğin antibiyotikler, anestezikler, ağrı kesiciler, antiemetikler, emetikler veya kalp hastalıklarının tedavisi için) kullanılır.

Sülfürün vücuttaki rolü nedir?

Sülfür insan vücudunda neredeyse her zaman daha karmaşık moleküllerin bir parçası olarak bulunur, serbest halde bulunmaz.

Sülfürün yeri doldurulamaz bir parçası olduğu bu moleküller birçok fizyolojik süreçte önemli bir rol oynar. Vücudun sağlığı ve düzgün işleyişi için gereklidirler.

Sülfürün çoğu amino asitler, proteinler, enzimler veya vitaminler gibi karmaşık organik bileşiklerde bulunur. Sülfür bu bileşiklerde birçok konfigürasyonda bulunur.

Yapılarında sülfür içeren en yaygın amino asitler metiyonin, sistein, homosistein ve taurindir. Diğerleri arasında sistin, sistatyon veya sisteik asit bulunur.

Vücuttaki toplam sülfür miktarı içinde en yüksek sülfür oranı, yapı taşları sülfür içeren amino asitler olan proteinlerde bulunur.

Vitaminler arasında en önemlileri tiamin (B1 vitamini) ve biotindir (B7 vitamini). Kükürt ayrıca lipoik asit, koenzim A, glutatyon, kondroitin sülfat, heparin, östrojenler veya fibrinojen gibi diğer organik bileşiklerde de bulunur.

Sülfürün temel biyolojik işlevleri, ister kendi halinde ister daha karmaşık moleküllerin bir parçası olarak olsun, şunları içerir:

• Amino asitler, vitaminler ve diğer önemli organik bileşikler için bir yapı taşıdır.
• Proteinlerin yapısında ve işlevinde rol oynar (proteinlerin temel yapı taşları olan amino asitler aracılığıyla).
• Enzim fonksiyonlarını ve metabolik süreçleri etkiler.
• Saç, tırnak, deri ve kıkırdağın güç ve direncini arttırır.
• Antioksidan etkilere sahiptir.
• Antimikrobiyal ve antifungal etkileri vardır.
• Beyin ve sinir gelişimi ve fonksiyonu üzerinde faydalı bir etkiye sahiptir.
• Hormon fonksiyonu üzerinde etkisi vardır.
• Haricen kullanıldığında deri hücrelerinin oluşumunu ve çoğalmasını yavaşlatır (bu etkisi çeşitli deri hastalıklarının tedavisinde kullanılır).

Vücut için en önemli sülfür kaynakları

İnsanlar için en önemli sülfür kaynağı gıdalardır. Gıda yoluyla sülfür, daha karmaşık bileşikler (esas olarak amino asitler ve vitaminler) şeklinde veya daha basit formlarda - sülfitler veya sülfatlar olarak alınır.

Birçok sülfür bileşiği sadece ağız yoluyla alındığında değil, solunduğunda da insanlar için toksiktir (örneğin hidrojen sülfür).

Bu nedenle, insan vücudu için güvenli ve gerekli olan sadece sınırlı sayıda sülfür bileşiği vardır.

Diyetle alınan sülfürün en büyük kısmı iki amino asitten gelir - metiyonin ve sistein. Bu amino asitler hem bitki hem de hayvan kaynaklı proteinlerde bulunur.

Metiyonin, vücudun kendi başına yapamadığı temel bir amino asittir. Bu nedenle, diyette alımına bağlıyız.

Sistein söz konusu olduğunda ise durum biraz farklıdır. Sistein vücutta metiyonin metabolizması sürecinde oluştuğu için esansiyel bir amino asit değildir.

Sisteine olan fizyolojik ihtiyaç sadece diyetle sistein alımıyla değil, aynı zamanda daha sonra sisteine metabolize olan metiyonin alımının artmasıyla da karşılanır.

İnsanlarda günlük kükürt ihtiyacı, diyette bu amino asitlerin yaklaşık 13 mg/kg'ının tüketilmesi halinde yeterince karşılanır.

Beslenme açısından bakıldığında, metiyonin tek başına da vücuda ihtiyacı olan tüm sülfürü sağlayabilir.

Sülfür ayrıca diyette bulunan inorganik bileşikleri, yani sülfatlar veya sülfitler yoluyla da vücuda girer. Ancak bunlar vücut için sadece ihmal edilebilir bir sülfür kaynağıdır.

Gastrointestinal sistemdeki emilimleri düşüktür ve bu nedenle gerekli günlük kükürt alımına nadiren dahil edilirler.

Kükürt açısından zengin hayvansal gıdalar hayvansal proteinler, yumurta, süt ürünleri, et, balık ve deniz ürünleridir.

Bitkisel gıdalar arasında en önemlileri sebzeler (soğan, sarımsak, pırasa, frenk soğanı, lahana, karalahana, karnabahar, brokoli, su teresi, hardal, yaban turpu, turp), meyveler (ahududu), fındık ve buğday tohumudur.

Sülfür ayrıca maden sularında veya musluk suyunda az miktarda bulunur.

Sülfür bazı proteinli gıdalarda çürük yumurtayı andıran karakteristik bir kokuya sahip olabilir.

Sülfür ve optimum günlük alımı için tanımlanmış bir öneri yoktur. Yeterli miktarda sülfür içeren amino asitlerin alımı, vücudun düzgün çalışması için yeterli ve gerekli miktarda sülfür sağlar.

Gıda endüstrisinde, işleme sırasında gıdalara kasıtlı olarak sülfür eklendiğini de görebiliriz.

Bu, gıdalarda koruyucu, antioksidan veya ağartma maddesi olarak işlev gören sülfitlerin eklenmesidir.

Sülfitler genellikle aşağıdaki gibi gıdalara eklenir:

• Çiğ, işlenmiş, dondurulmuş, kurutulmuş veya konserve halindeki meyve ve sebzeler, meyve suları, reçeller, marmelatlar veya sürülebilir ürünler
• Şekerlemeler, şuruplar ve tatlandırıcılar
• Tahıllar ve tahıl ürünleri, kuruyemişler
• Et ürünleri
• Balık ve deniz ürünleri
• Otlar ve baharatlar
• Bira, şarap, alkol ve aromalı içecekler

İzin verilen gıda katkı maddelerinin tablo listesi

Sülfitler ayrıca birçok ilaç veya gıda takviyesinde de bulunur.

Sülfür - alımından atılımına kadar

Absorpsiyon

Daha önce de belirtildiği gibi, neredeyse tüm sülfür vücuda iki amino asit yoluyla girer - metiyonin veya sistein.

Metiyonin söz konusu olduğunda, birincil emilim bölgesi ince bağırsaktır. Burada metiyonin spesifik taşıyıcılar tarafından emilir.

Metiyonin, sindirim sisteminde en yüksek emilim oranına sahip amino asitlerden biridir.

Emilen metiyonin oranı nispeten yüksektir. Bununla birlikte, miktarın yaklaşık %20-30'u emilim sırasında doğrudan sülfat oluşturmak üzere metabolize edilir.

Sistein ince bağırsak ortamında ve ayrıca spesifik enerjiye bağlı taşıyıcılar yoluyla emilir.

Gastrointestinal sistemdeki inorganik sülfür bileşiklerinin, yani diyetle alınan veya amino asit metabolizmasıyla oluşan sülfatların veya sülfitlerin emilimi düşüktür.

Sülfatların çoğu 1 grama kadar ince ve kalın bağırsakta emilir. Emilim sodyum-sülfat taşıyıcısı yoluyla gerçekleşir.

Dağılım

Sülfatlar insan kanında en çok bulunan anyonlar listesinde dördüncü sırada yer alır.

İdrardaki konsantrasyonları 300 µmol/l civarındadır. Sülfatların veya sülfür içeren amino asitlerin diyetle alınması, seviyelerini bazen iki kat artırır.

Kandaki normal sülfit konsantrasyonu 5 µmol/l'dir, ancak 0-10 µmol/l referans aralığında da olabilir.

Standart kan testlerinde sülfür veya bileşiklerinin seviyesi belirlenmez.

Sülfür, çeşitli taşıyıcı türleri aracılığıyla kandan vücudun doku ve hücrelerine geri taşınır.

Sülfatlar veya sülfür içeren amino asitler plasentadan her iki yönde de geçebilir. Her iki yönde de geçebilme özelliği hem fetüse yeterli miktarda sülfür sağlamak hem de zararlı aşırılıkları önlemek için gereklidir.

Sülfür ayrıca kan-beyin bariyerinden sistin şeklinde geçer ve daha sonra beyin ortamında sülfata dönüşür.

Sülfürün metabolizması ve depolanması

Sülfür genellikle diyetle daha karmaşık moleküller şeklinde alındığından, vücutta metabolize edilir veya daha basit moleküllere ayrılır.

Genel olarak sülfür, sülfit S2- (bu formda daha karmaşık organik bileşiklerde bulunur) formundaki sülfürün sülfitlere SO32- ve daha sonra sülfatlara SO42- oksitlenmesiyle metabolize edilir.

Sülfatlar dokularda askorbata bağlı olarak depolanabilir ve böylece sülfür depoları oluşur. Ancak bu sülfür depoları çok küçüktür. Daha sonra sülfür, organizmanın ihtiyaçlarına göre enzimler tarafından askorbata bağlandıktan sonra serbest bırakılır.

Metiyonin metabolizması, enzimler tarafından kontrol edilen bir dizi süreçle gerçekleşir. Metabolizmanın nihai sonucu sülfat oluşumudur.

Ancak metabolizması sırasında sülfata ek olarak homosistein, sistatyon, sistin, taurin ve sistein de oluşur. Bunlar metiyonin metabolizmasının ürünleridir.

Sistein esansiyel bir amino asit değildir, bu nedenle sisteinin kaynağı sadece gıda değildir, aynı zamanda metiyonine bağlı olarak vücutta da oluşabilir.

Sistein ve metiyonin moleküllerinin kendileri vücutta depolanmaz. Kaderleri, inorganik sülfatlara oksitlenmeleri veya glutatyona (güçlü antioksidan özelliklere sahip üç amino asitten oluşan bir tripeptit) bağlanmalarıdır.

Atılım

Sülfür ve bileşikleri vücuttan esas olarak idrarla atılır.

İnsanlar her gün idrarla toplamda yaklaşık 1,3 g sülfür atar. Diyetle alınan sülfür miktarı daha yüksekse, atılan sülfür oranı da artar.

Sülfür idrarla organik esterler şeklinde atılır (yaklaşık %15). Geri kalan hacim kaybı sülfatlar şeklindedir.

Akciğerler tarafından sülfür atılım oranı vücuttaki D vitamini seviyesinden de etkilenir.

Dışkı gibi diğer sülfür atılım yolları ihmal edilebilir düzeydedir (< 0,5 mmol/gün).

Fizyolojik sülfür seviyelerinden sapmanın sonucu nedir?

Diğer mineraller veya eser elementlerde olduğu gibi, sülfürün de vücut için faydalı ve güvenli seviyelerde tutulması önemlidir.

Yalnızca insan vücudundaki sülfür eksikliğinin patolojik sonuçları tanımlanmamıştır ve bu nedenle bilinmemektedir.

Bazı kaynaklar, belirli sülfür taşıyıcılarında kusur olan hastalarda beyin bozuklukları ve bağ dokusu hasarının meydana geldiğini bildirmiştir.

Vücuttaki aşırı yüksek sülfür seviyeleri kemiklerden mineral kaybına neden olabilir ve ardından osteoporoz riskini artırabilir.

Yüksek dozda sülfüre maruz kalmak astım ataklarını ve kurdeşen gibi cilt alerjik reaksiyonlarını tetikleyebilir.

Sülfür ayrıca insanlar için toksik olan birçok bileşiğe sahiptir. Buna örnek olarak sülfür dioksit verilebilir.

Vücudun bu bileşiklere maruz kalması, örneğin hava kirliliği şeklinde, üst solunum yollarının iltihaplanmasına, solunum yollarının daralmasına ve akciğer hastalıklarına neden olur.

Sülfürün ana ve en büyük kaynağı, sülfür içeren amino asitler metiyonin ve sistein şeklinde diyetle alınmasıdır.

Bu nedenle, eksiklik veya fazlalık belirtileri kısmen sülfüre atfedilebilir.

Vücuttaki metiyonin ve sistein eksikliğinin birincil nedeni, diyetle alınan protein miktarının önemli ölçüde düşük olmasıdır. Bu iki amino asidin emilimi veya metabolizmasıyla ilgili bir sorun olmadığı sürece, eksiklik bunların alımının artırılmasıyla giderilebilir.

Bununla birlikte, bu amino asitlerin emiliminde veya metabolizmasında doğuştan gelen kusurlar da bilinmektedir. Bu nedenle, vücuttaki aşırı veya yetersiz seviyeleri doğrudan diyet alımına bağlı değildir.

Doğuştan gelen emilim kusurları arasında örneğin çeşitli malabsorbsiyonlar yer alır.

Metabolik bozukluklar, metiyonin ve sistein metabolizmasında yer alan çeşitli enzimlerin işlevindeki bozuklukları içerir. Bu da sonuçta vücutta metabolitlerinin birikmesine veya yokluğuna yol açar.

Genel olarak, bu bozukluklar öncelikle şu şekilde kendini gösterir:

• zihinsel işlevlerde bozulma
• bireyin gecikmiş gelişimi
• nöbet bozuklukları
• hareket bozuklukları
• kırmızı kan hücresi ve trombosit eksiklikleri gibi kan bozuklukları
• idrarda belirli metabolitlerin aşırı birikimi
• böbrek ve idrar taşı oluşumu

Sülfür içeren amino asitlerin bozulmuş metabolizması ile ilgili önemli bir bozukluk homosistinüri adı verilen bir hastalıktır.

Homosisteinin sülfüre dönüşümünü kolaylaştıran sistatiyonin sentaz enziminin yetersiz işlev görmesi sonucu ortaya çıkar.

Homosistein böylece kanda büyük miktarlarda birikir ve sağlık sorunlarına neden olur. Ayrıca idrarla da büyük miktarlarda atılır.

Homosistein, sistein oluşumu için bir öncü olduğundan, bu hastalıkta üretimi azalır.

Homosistinüri göz hasarına (miyopluk, lensin bulanıklaşması ve yer değiştirmesi), kemik hasarına (osteoporoz, skolyoz, kırıklar) veya sinir sistemi bozukluklarına (gelişme geriliği, zihinsel engellilik, psikolojik bozukluklar) neden olur.

Homosistein ayrıca kardiyovasküler hastalıklara, özellikle de derin ven trombozu, pulmoner emboli veya felce önemli bir katkıda bulunur.

Bazı çalışmalar metiyonini bazı kanserlerin gelişimiyle de ilişkilendirmiştir. Bunun nedeni, bazı kanser hücrelerinin büyümesinin bu amino aside bağımlılık göstermesidir.