Атомы серы придают соединениям, в состав которых они входят, замечательные свойства, обусловленные особенностями их электронной структуры. Эти свойства проявляются в вариабельности числа валентностей, легкости окисления и восстановления, способности образовывать комплексы с некоторыми микроэлементами, ферментами и дыхательными пигментами, важными в физиологическом отношении. Поэтому биологическая роль серосодержащих соединений в организме очень многообразна.
Сера, входя в состав аминокислот цистина, цистеина и метионина, участвует в тех функциях, которые выполняют эти аминокислоты как составные части тканевых протеинов и различных биологических активных веществ (гормонов, витаминов и т. д.). Эти функции рассматриваются в специальных разделах биохимии.
В молекуле цистеина сера представлена в сульфгидрильной группе (—SH—), а в молекуле цистина — в дисульфидной (—S—S—). Дегидрирование сульфгидрильной группировки и обратимое ее превращение в дисульфидную (цистеин↔цистин) является фундаментальной реакцией в транспорте водорода. Наряду с этим сульфгидрильные соединения служат активатором некоторых ферментов (дегидрогеназ и эстераз).
Метионин является специфическим источником метальных групп, используемых для синтеза холина, ацетилхолина, адреналина, креатина. Он участвует в синтезе белков, гемоглобина и оказывает липотропный эффект.
Цистеин служит предшественником кофермента А и участвует в построении глютатиона. Кофермент А является простетической группой фермента ацетилферазы, играющей важную роль в обмене белков, жиров и углеводов. При замене водорода сульфгидрильной группы ацетилом образуется ацетилированный кофермент А (ацетил-КоА), включающийся в цикл трикарбоновых кислот и являющийся звеном, связывающим жировой обмен с углеводным.
Глютатион — это трипептид, состоящий из глутаминовой кислоты, цистеина и глицина. Содержится в восстановленной и окисленной формах, связанных между собой обратимыми превращениями. Роль глютатиона сводится, по-видимому, к поддержанию на определенном уровне концентрации биологически активных сульфгидрильных групп в клеточных белках. Отмечена тенденция к возрастанию концентрации глютатиона в крови и печени у животных с более интенсивным ростом.
Эфиры серной кислоты выполняют в организме структурную и предохраняющую роль. Например, содержащийся в хрящах хондроитинсульфат способен присоединять к себе белки и фиксировать некоторые катионы, играя тем самым важную роль в процессах кальцификации кости. Мукоитинсульфаты являются ингибиторами протеолитических ферментов и предотвращают переваривание стенок желудочно-кишечного тракта пищеварительными ферментами. Гепарин, представляющий собой смесь сульфатированных полисахаридов, служит антикоагулянтом. Противосвертывающая активность гепарина увеличивается с возрастанием в нем уровня сульфата.
Поскольку основная часть серы связана в виде органических соединений, анион SO24- лишь в незначительной степени участвует в поддержании гидроэлектролитического равновесия.
На транзит и обмен серы в организме оказывают влияние гормональные факторы, связанные с метаболизмом белка (гормоны гипофиза, щитовидной железы, надпочечников, гонад). Соматотропный гормон гипофиза ускоряет включение аминокислот в белки, регулирует уровень глютатиона в крови, стимулирует рост шерсти (пера); стероиды и половые гормоны, наоборот, задерживают их рост. Действие тиреоидного гормона связано с обменом серосодержащих аминокислот. Введение гормона активизирует процессы транссульфирования. Экзогенный метионин стимулирует функцию щитовидной железы, предотвращает усиление катаболических процессов и снижение массы у гипертиреоидных животных.
При гипотиреоидизме, а также при введении гидрокортизона ингибируется включение 35S-сульфата в хрящи растущих костей цыплят. После адреналэктомии общее количество серы в крови резко возрастает и увеличивается ее выведение с мочой.