Jabarkan Peran biologis dari Belerang

Belerang adalah komponen penting dari semua sel hidup. Ia adalah unsur paling melimpah kedelapan dalam tubuh manusia menurut beratnya, kira-kira sama dengan kalium, dan sedikit lebih besar dari natrium dan klorin. Tubuh manusia seberat  mengandung sekitar 140 gram belerang. Sumber makanan utama belerang bagi manusia adalah asam amino yang mengandung belerang, yang dapat ditemukan dalam protein nabati dan hewani.

Mentransfer belerang antara anorganik dan biomolekul

Pada tahun 1880-an, saat mempelajari Beggiatoa (bakteri yang hidup di lingkungan yang kaya belerang), Sergei Winogradsky menemukan bahwa ia mengoksidasi hidrogen sulfida (H2S) sebagai sumber energi, membentuk tetesan belerang intraseluler. Winogradsky menyebut bentuk metabolisme ini sebagai anorgoksidasi (oksidasi senyawa anorganik). Kontributor lain yang terus mempelajarinya adalah Selman Waksman. Bakteri primitif yang hidup di sekitar ventilasi vulkanik laut dalam mengoksidasi hidrogen sulfida untuk nutrisi mereka, seperti yang ditemukan oleh Robert Ballard.

Pengoksidasi belerang dapat digunakan sebagai sumber energi senyawa belerang tereduksi, termasuk hidrogen sulfida, belerang elemental, sulfit, tiosulfat, dan berbagai politionat (misalnya, tetrationat). Mereka bergantung pada enzim seperti belerang oksigenasa dan sulfit oksidasa untuk mengoksidasi belerang menjadi sulfat. Beberapa litotrof bahkan dapat menggunakan energi yang terkandung dalam senyawa belerang untuk menghasilkan gula, suatu proses yang dikenal sebagai kemosintesis. Beberapa bakteri dan arkea menggunakan hidrogen sulfida sebagai pengganti air sebagai donor elektron dalam kemosintesis, suatu proses yang mirip dengan fotosintesis yang menghasilkan gula dan menggunakan oksigen sebagai akseptor elektron. Kemosintesis berbasis belerang dapat disederhanakan dibandingkan dengan fotosintesis:

H2S + CO2 → gula + S

H2O + CO2 → gula + O2

Terdapat bakteri yang menggabungkan dua cara nutrisi ini: bakteri belerang hijau dan bakteri belerang ungu. Juga bakteri pengoksidasi belerang dapat bersimbiosis dengan organisme yang lebih besar, yang memungkinkan untuk menggunakan hidrogen sulfida sebagai makanan untuk dioksidasi. Contoh: cacing tabung raksasa.

Terdapat bakteri pereduksi sulfat, yang, sebaliknya, "menghirup sulfat" alih-alih oksigen. Mereka menggunakan senyawa organik atau molekul hidrogen sebagai sumber energi. Mereka menggunakan belerang sebagai akseptor elektron, dan mereduksi berbagai senyawa belerang teroksidasi kembali menjadi sulfida, seringkali menjadi hidrogen sulfida. Mereka dapat tumbuh pada senyawa belerang teroksidasi sebagian lainnya (misalnya tiosulfat, tionat, polisulfida, sulfit).

Ada penelitian yang menunjukkan bahwa banyak endapan belerang asli di tempat-tempat yang merupakan dasar lautan purba memiliki asal biologis. Studi-studi ini menunjukkan bahwa belerang asli ini telah diperoleh melalui aktivitas biologis, tetapi apa yang bertanggung jawab untuk itu (bakteri pengoksidasi belerang atau bakteri pereduksi sulfat) masih belum diketahui secara pasti.

Belerang diserap oleh akar tumbuhan dari tanah sebagai sulfat dan diangkut sebagai ester fosfat. Sulfat direduksi menjadi sulfida melalui sulfit sebelum dimasukkan ke dalam sisteina dan senyawa organobelerang lainnya.

SO42− → SO32− → H2S → sisteina (tiol) → metionina (tioeter)

Peran tumbuhan dalam mentransfer belerang ke hewan melalui rantai makanan kurang lebih telah dipahami, sementara peran bakteri belerang baru saja diselidiki.