Среди биологически активных веществ, специфичных для химического состава живых организмов, повышенный интерес вызывают тиоловые соединения, многостороннее участие которых в молекулярных механизмах жизнедеятельности становится все более очевидным. Биотиолы представляют собой органические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько сульфгидрильных групп, т. е. групп —SH, которые называют также тиоловыми или меркаптогруппами. В организме источником этих функциональных групп является главным образом аминокислота цистеин (/-2-амино-3-меркаптопропановая кислота
HOOC—CHNH2—CH2—SH). Размеры и масса молекул биотиолов варьируют в очень широких пределах, а их виды, физикохимические свойства и биологическая активность отличаются поразительным разнообразием.
К числу биотиолов относятся: а) вещества с небольшими значениями молекулярной массы (цистеин, гомоцистеин, эрготионеин, липоевая кислота, кофермент А); б) пептиды (HS-глютатион) и множество различных белков [1, 7-10]. Многостороннее участие тиоловых соединений в процессах жизнедеятельности связано в основном с белками, с исключительным разнообразием их структуры, физико-химических свойств и биологической активности.
Важнейшим химическим свойством биотиолов является высокая реакционная способность сульфгидрильных групп и меркаптидного (тиолятного) аниона RS», обусловленная уникальными особенностями атома серы — легкой поляризуемостью его внешних электронов и подвижностью незанятых d-орбиталей [8]. Вследствие этого, биотиолы в мягких физиологических условиях легко вступают в разнообразные реакции, проявляя свойства и кислоты, и восстановителя, и лиганда, и нуклеофила — в зависимости от природы действующего реагента.
Огромное значение в биологическом плане имеют окислительно-восстановительные превращения тиоловых соединений. Поскольку атом серы в сульфгидрильной группе характеризуется наименьшей степенью окисления (-2), тиолы проявляют достаточно сильные восстановительные свойства [10]. Окисление тиолов слабыми окислителями в мягких физиологических условиях приводит к образованию дисульфидов (R—S—S—R), при этом степень окисления серы повышается до -1 и одновременно освобождаются два электрона и два протона (H+). Такая реакция является обратимой: в присутствии доноров электронов становится возможным расщепление дисульфидной связи и регенерация HS-групп (рис. 1).
При действии сильных окислителей тиолы превращаются в производные серы — сульфокислоты и другие соединения, где степень окисления серы +4 и +6; такое окисление практически необратимо. На процесс образования дисульфидной связи оказывает существенное влияние пространственная близость или разобщенность HS-групп.