Schwefel

Aufgaben im Körper

Aus dem Biologieunterricht wissen Sie, dass Disulfid-Brücken (R-S-S-R) eine wichtige Rolle bei der Tertiärstruktur von Proteinen spielen. Ohne Schwefel keine Disulfidbrücken! Aber auch viele kleinere Peptide und Proteine, die keine Disulfidbrücken besitzen, enthalten meistens die Aminosäuren Cystein und Methionin, die beide ein S-Atom besitzen. Insofern kommt Schwefel fast in jedem Protein und jedem Enzym vor, aber auch in einigen anderen biologisch wichtigen Stoffen wie zum Beispiel Vitamin B1 (Thiamin) oder Vitamin B7 (Biotin).

Strukturformel des Thiamin-Kations mit einem Schwefel-Atom
NEUROtiker, Public domain, via Wikimedia Commons

In der lebenden Natur kommt Schwefel nicht als Element vor, sondern in Form solcher organischer Verbindungen. Schwefel kann vom menschlichen Körper nicht selbst hergestellt werden, sondern muss mit der Nahrung in Form dieser Verbindungen aufgenommen werden.

Beim Abbau von schwefelhaltigen Aminosäuren entsteht erst Schwefelwasserstoff H₂S, der dann enzymatisch zu Sulfat SO₄^2- oxidiert wird. Dieses Sulfat wird zum Teil ausgeschieden, zum Teil für Synthesen im Körper benötigt, zum Beispiel für die Synthese von Heparin ^[2].

Bedarf

Angaben zum Bedarf von Schwefel existieren quasi nicht. Der Schwefelbedarf sollte aber locker durch die normalen Mahlzeiten gedeckt sein, außer jemand verzichtet radikal auf jegliche Proteine und ernährt sich nur von Kohlenhydraten und Fetten. Auch Mangelerscheinungen sind aus diesem Grunde nicht bekannt ^[3].

Vorkommen

Schwefel kommt in jedem proteinreichen Lebensmittel vor: Fisch, Fleisch, Eier, Milch, Nüsse und Hülsenfrüchte. Andere Lebensmittel wie Senf, Kohl, Meerrettich oder Zwiebeln enthalten andere schwefelhaltige organische Verbindungen (Senföl-Glycoside).

Resorption

Nach der Verdauung der Proteine werden die Aminosäuren in die Blutbahn aufgenommen. Die schwefelhaltigen Aminosäuren werden dann in den Zellen des Dünndarms abgebaut, wobei zunächst Schwefeldioxid SO₂ und Sulfit SO₃^2- entstehen, die aber beide sehr giftig sind und daher sofort weiterverarbeitet werden. Die Sulfitoxidase oxidiert diese giftigen Verbindungen dann zum harmloseren Sulfat SO₄^{2- [3]}. Aus den Zwischenprodukten und dem Endprodukt Sulfat kann der Körper dann eine ganze Reihe schwefelhaltiger Verbindungen synthetisieren.

Methionin dient beispielsweise als Methylgruppen-Donator für verschiedene Synthesen, oder es wird zur Aminosäuren Cystein umgebaut, während die umgekehrte Reaktion nicht möglich ist. Cystein kann aber zu CO₂, H₂O und H₂S abgebaut werden, bei dieser exothermen Reaktion kann ATP gewonnen werden. Der Schwefelwasserstoff wird dann enzymatisch zu Sulfat oxidiert ^[2].

Exkretion

Die Ausscheidung von Schwefel erfolgt über die Niere in Form von Sulfat, ein Teil davon wird wieder reabsorbiert. Je mehr Proteine man mit der Nahrung zu sich nimmt, desto mehr Sulfat wird über den Harn ausgeschieden.