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El átomo de azufre —
una meditación sobre
el elemento más subestimado en biología.
El azufre es, en la imaginación popular, el elemento de las cerillas y los huevos podridos y el castigo bíblico. También es el elemento sobre el que se desarrolla una cantidad extraordinaria de biología. El átomo en el corazón del glutatión. El átomo que sustenta cada enlace disulfuro en cada proteína plegada. El átomo en el que casi nadie piensa, y que silenciosamente lleva a cabo algunas de las químicas más trascendentales en la vida celular.
I
Un elemento con reputación —
y una vida más tranquila detrás.
El azufre llega a la cultura humana con una reputación que precede a la química. La sustancia amarilla. La sustancia de las cerillas. El olor a pedernales encendidos, a cerillas encendidas, a procesos industriales encendidos. Lo sulfuroso del fuego infernal bíblico. El azufre de la imaginación medieval — azufre siendo en sí misma una antigua palabra inglesa para azufre, del inglés medio brennen (quemar). El elemento entró en el lenguaje junto con el fuego, el olor y la amenaza. Es uno de los pocos elementos con un lugar en la poesía independiente de su química.
Lo que recibe menos atención es la vida celular del elemento. Dentro de cada célula de cada organismo vivo en la Tierra, el azufre está trabajando. Se encuentra en el centro del glutatión, el tripéptido que el cuerpo produce en esencialmente todos los tejidos, y la molécula que la literatura describe a lo largo de este cuerpo de trabajo. Se encuentra en el corazón de cada enlace disulfuro, los puentes químicos que mantienen las proteínas plegadas en sus formas tridimensionales. Está en la coenzima A, en la biotina, en los cúmulos de hierro-azufre que impulsan la respiración celular, en los aminoácidos cisteína y metionina. Está en algunas de las reacciones más pequeñas y trascendentales que realiza la célula. El elemento está en todas partes en la célula. La reputación, en este registro, no tiene cabida.
La química del azufre biológico se basa en una característica definitoria: la capacidad del átomo para ganar y perder electrones. El azufre se encuentra en la columna dieciséis de la tabla periódica, la columna que los químicos solían llamar calcógenos. La columna también contiene oxígeno, y el parecido familiar es en parte la razón por la que el azufre realiza tanto trabajo biológico. Al igual que el oxígeno, el azufre puede captar y liberar electrones en patrones que impulsan la química. A diferencia del oxígeno, el azufre es algo más blando, algo más complaciente, algo más dispuesto a participar en los enlaces que la biología realmente construye. El resultado es una química que la célula puede hacer delicadamente, de una manera que la química más dura de la célula con el oxígeno no puede.
Carbono para el esqueleto.
Oxígeno para la respiración.
Nitrógeno para las proteínas.
Azufre para todo lo demás.
El elemento detrás de la química
que la imaginación popular olvida.
El elemento en acción
Cuatro lugares donde se encuentra el azufre biológico —
y qué hace allí.
El elemento aparece en el paisaje celular en diferentes formas químicas. Las tarjetas a continuación enumeran cuatro de las más importantes, desde la superficie tiólica del glutatión hasta los puentes disulfuro que mantienen unidas las proteínas plegadas y los cúmulos de hierro-azufre de la respiración celular.
I
El grupo tiol
-SH · la superficie de trabajo
El grupo funcional más químicamente reactivo que contiene azufre. Un solo átomo de azufre unido a un solo hidrógeno, escrito -SH. El tiol es la superficie de trabajo del glutatión, la posición reactiva en cada residuo de cisteína y uno de los manejadores químicos más versátiles que mantiene la célula.
II
Puentes disulfuro
-S-S- · el enlace estructural
Dos tioles unidos, con los hidrógenos liberados, formando un puente -S-S-. Los enlaces disulfuro mantienen unida la estructura tridimensional de muchas proteínas, como la insulina, los anticuerpos y las queratinas del cabello. Son la química detrás del rizo del cabello, la función de los anticuerpos y la estabilidad de muchas hormonas.
III
Cúmulos de hierro-azufre
[Fe-S] · los transportadores de electrones
Pequeños cúmulos de átomos de hierro y azufre que se encuentran en el corazón de muchas reacciones de transporte de electrones celulares. Son componentes esenciales de los complejos respiratorios mitocondriales, la maquinaria mediante la cual la célula extrae energía de los alimentos. Entre los motivos químicos más antiguos de la biología celular.
IV
Aminoácidos sulfurados
Cisteína y metionina
Dos de los veinte aminoácidos que el cuerpo ensambla en proteínas llevan azufre en sus estructuras: cisteína (con un tiol) y metionina (con un tioéter). Son los principales puntos de entrada dietéticos del azufre biológico, las fuentes de las que se abastece la economía del azufre del cuerpo.
II
El grupo tiol, el puente disulfuro —
dos formas en que el elemento funciona dentro de las células.
El principal grupo químico funcional en el que aparece el azufre biológico es el tiol, un átomo de azufre unido a un hidrógeno, escrito como -SH. El tiol es uno de los grupos funcionales más reactivos químicamente que mantiene la célula. Puede donar electrones. Puede aceptar electrones. Puede unirse a otro tiol para formar un puente disulfuro, y luego el puente puede romperse de nuevo, con la enzima adecuada, devolviendo los dos tioles originales. El tiol es, en cierto sentido, el "asa" química más versátil de la célula. Es la parte del glutatión que realiza el trabajo de la molécula, y es la parte de cada residuo de cisteína en cada proteína que, cuando la célula lo necesita, forma un enlace estructural. El artículo introductorio describe el papel del tiol específicamente en el glutatión.
El enlace disulfuro es la segunda de las dos formas principales que toma el azufre biológico. Un disulfuro son dos tioles unidos, con los dos hidrógenos liberados, y los dos átomos de azufre ahora compartiendo electrones en un puente -S-S-. El enlace disulfuro es lo que mantiene unida la estructura tridimensional de muchas proteínas. La insulina, la hormona que regula el azúcar en la sangre, tiene tres enlaces disulfuro en el corazón de su estructura terciaria. Los anticuerpos, la clase más diversa de proteínas del sistema inmunitario, se mantienen unidos por puentes disulfuro entre sus cadenas pesadas y ligeras. Las proteínas del cabello y las uñas —queratinas— se mantienen en sus formas características por extensas redes de disulfuro. La química que los peluqueros hacen con las permanentes y los alisadores químicos es, en esencia, la ruptura y reforma controlada de los enlaces disulfuro en la queratina del cabello. El elemento, de nuevo, realizando un trabajo estructural que la imaginación popular asigna a otra cosa.
En el glutatión, el tiol y el disulfuro son las dos caras de la misma molécula. La forma reducida (GSH) lleva un tiol libre. La forma oxidada (GSSG) une dos moléculas mediante un puente disulfuro. El ciclo celular que convierte una en otra y viceversa —a través de las enzimas glutatión peroxidasa y glutatión reductasa— es la química del par tiol-disulfuro en repetición continua. Todo el aparato, cada ciclo, cada conversión, cada bucle regulador, se ejecuta a través de la química del átomo de azufre.
140 gramos de azufre
en un cuerpo humano típico.
No es una gran cantidad.
Pero desproporcionada
a la química que conlleva.
El azufre en cifras
Tres hechos sobre un elemento —
más trascendente de lo que su masa sugeriría.
~140 g
La masa total aproximada de azufre en un cuerpo humano adulto típico
El cuerpo humano contiene aproximadamente 140 gramos de azufre biológico, alrededor del 0.2 por ciento de la masa corporal. Por masa, es el octavo elemento más abundante en el cuerpo, después del oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, calcio, fósforo y potasio. Pero la química que realizan los 140 gramos es desproporcionada a su modesta masa.
Columna 16
La posición del azufre en la tabla periódica, directamente debajo del oxígeno en la familia de los calcógenos
El azufre se encuentra en la columna dieciséis de la tabla periódica, directamente debajo del oxígeno. El parecido familiar entre ambos —ambos pueden ganar y liberar electrones en patrones que la célula utiliza— es una de las razones por las que el azufre realiza tanta química biológica. A diferencia del oxígeno, el azufre participa en la química de manera más delicada, de formas que la química más "dura" del oxígeno en la célula no puede.
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Los dos aminoácidos que contienen azufre — cisteína y metionina — entre los veinte que utiliza el cuerpo
De los veinte aminoácidos que el cuerpo ensambla en proteínas, solo dos contienen azufre: cisteína y metionina. La economía del azufre del cuerpo ingresa a través de estos dos aminoácidos —las fuentes de las cuales se abastecen los depósitos de azufre celular, incluido el glutatión. La asimetría entre la abundancia de aminoácidos sulfurados y la demanda celular de azufre es uno de los temas recurrentes en la literatura.
III
Un elemento infravalorado —
y la biología celular que discretamente maneja.
El tratamiento popular de los elementos biológicos tiende a enfatizar los obvios. El carbono, la columna vertebral de la química orgánica. El oxígeno, el aliento de vida. El hidrógeno, el más ligero y el más abundante. El nitrógeno, el elemento formador de proteínas. Estos son los cuatro con los que comienza cualquier libro de texto de biología introductoria, y son, por masa, los elementos dominantes en el cuerpo humano. Pero detrás de estos cuatro, realizando algunos de los trabajos químicamente más importantes en la vida celular, el azufre se asienta discretamente en la posición de la columna dieciséis. Representa solo alrededor del 0.2 por ciento de la masa corporal, lo que significa que un adulto humano típico contiene aproximadamente 140 gramos de azufre biológico. No es una cantidad grande. Pero la química que realizan los 140 gramos es desproporcionada a su masa.
Las dos principales fuentes dietéticas de azufre biológico son los aminoácidos que contienen azufre: cisteína y metionina. Ambos aparecen en la proteína dietética; ambos contribuyen al pool de azufre del cuerpo. La cisteína, el aminoácido que se encuentra en el centro del glutatión, se describe en la literatura como el sustrato limitante de la síntesis de glutatión celular, lo que significa que el suministro celular de glutatión está, en muchos tejidos, gobernado por la disponibilidad de este único aminoácido que contiene azufre. El artículo sobre los aminoácidos describe la química de la cisteína en detalle.
Y luego están los alimentos. Los espárragos contienen algunas de las concentraciones más altas de glutatión de cualquier vegetal catalogado en la literatura. La familia de las aliáceas —ajo, cebolla, puerro, chalota— contiene una química de azufre completamente diferente, los compuestos organosulfurados responsables del olor y sabor característicos de la familia. Las verduras crucíferas —brócoli, col, col rizada, coles de Bruselas— contienen otra clase de compuestos de azufre. El artículo sobre las verduras con azufre en este conjunto aborda esa conversación. El elemento, en términos alimentarios, está distribuido por toda la dieta —concentrado en algunos lugares, presente en muchos. Los 140 gramos que el cuerpo lleva provienen de las comidas, plato a plato. Los estudios a los que se hace referencia se realizaron de forma independiente y no involucraron ningún producto específico de Codeage. La literatura sobre el azufre biológico sigue desarrollándose; la imagen descrita refleja la comprensión actual en lugar de una explicación cerrada.
Codeage · Longevidad Celular · Pilar 03
La línea de glutatión de Codeage —
formatos de la arquitectura del Pilar 03.
Formulaciones de la línea de glutatión de Codeage — el tripéptido que produce el cuerpo, en formatos diseñados para uso diario.
Glutatión Liposomal
El buque insignia de la arquitectura de glutatión de Codeage. L-glutatión reducido (GSH) suministrado en un formato de vesícula fosfolipídica — el sistema de entrega Helix Liposomal utilizado en formulaciones seleccionadas de Codeage. El ancla del Pilar 03 de la conversación sobre el redox celular.
Ver Producto →L-Glutatión
L-glutatión reducido presentado en un formato clásico no liposomal. La molécula en sí, sin la arquitectura de vesícula, para aquellos que abordan la categoría en su forma más directa.
Ver Producto →Vitamina C Liposomal+ Platino
Una formulación liposomal de vitamina C elaborada con L-glutatión, NAC, resveratrol y rutina — cinco moléculas que la literatura ha examinado en relación con la biología redox celular, ensambladas en una única preparación liposomal Helix.
Ver Producto →Artículo B1 · Anteriormente en este grupo
Levadura, Azufre y un Químico Francés — El Descubrimiento del Glutatión en 1888
Codeage · El Código de la Longevidad
Un elemento pasado por alto —
en el centro del sistema.
El Pilar 03 del Código de la Longevidad aborda las moléculas celulares. El azufre, presente en cantidades traza, maneja gran parte de la química que describe el pilar.
Explorar El Código de la Longevidad →
