Los clusters de hierro-azufre se dan en muchos sistemas biológicos, a menudo como componentes de las proteínas de transferencia de electrones. Las proteínas ferredoxinas son los cúmulos de Fe-S más comunes en la naturaleza. Presentan centros 2Fe-2S o 4Fe-4S. Se encuentran en todas las ramas de la vida.
Los clusters de Fe-S pueden clasificarse según su estequiometría Fe:S , , , y . Los cúmulos se presentan en dos formas: ferredoxinas normales y proteínas de hierro de alto potencial (HiPIP). Ambas adoptan estructuras cuboidales, pero utilizan diferentes estados de oxidación. Se encuentran en todas las formas de vida.
El par redox relevante en todas las proteínas Fe-S es Fe(II)/Fe(III).
Se han sintetizado muchos clústeres en el laboratorio con la fórmula 2-, que se conocen para muchos sustituyentes R, y con muchos cationes. Se han preparado variaciones que incluyen los cubanos incompletos 3-.
Las proteínas de Rieske contienen cúmulos de Fe-S que se coordinan como una estructura 2Fe-2S y pueden encontrarse en el complejo III del citocromo bc1 unido a la membrana en las mitocondrias de eucariotas y bacterias. También forman parte de las proteínas del cloroplasto, como el complejo del citocromo b6f en los organismos fotosintéticos. Estos organismos fotosintéticos incluyen las plantas, las algas verdes y las cianobacterias, el precursor bacteriano de los cloroplastos. Ambos forman parte de la cadena de transporte de electrones de sus respectivos organismos, que es un paso crucial en la recolección de energía para muchos organismos.
En algunos casos, los clusters de Fe-S son redox-inactivos, pero se propone que tengan funciones estructurales. Los ejemplos incluyen la endonucleasa III y la MutY.