I cluster ferro-zolfo sono presenti in molti sistemi biologici, spesso come componenti di proteine di trasferimento di elettroni. Le proteine ferredossina sono i cluster Fe-S più comuni in natura. Sono caratterizzate da centri 2Fe-2S o 4Fe-4S. Sono presenti in tutti i rami della vita.
I cluster Fe-S possono essere classificati secondo la loro stechiometria Fe:S , , , e . I cluster si presentano in due forme: ferredoxine normali e proteine di ferro ad alto potenziale (HiPIP). Entrambe adottano strutture cuboidali, ma utilizzano diversi stati di ossidazione. Si trovano in tutte le forme di vita.
La coppia redox rilevante in tutte le proteine Fe-S è Fe(II)/Fe(III).
Molti cluster sono stati sintetizzati in laboratorio con la formula 2-, che sono noti per molti sostituenti R, e con molti cationi. Sono state preparate varianti che includono i cubani incompleti 3-.
Le proteine di Rieske contengono cluster Fe-S che si coordinano come una struttura 2Fe-2S e si trovano nel complesso III del citocromo bc1 legato alla membrana nei mitocondri degli eucarioti e dei batteri. Fanno anche parte delle proteine del cloroplasto come il complesso del citocromo b6f negli organismi fotosintetici. Questi organismi fotosintetici includono piante, alghe verdi e cianobatteri, il precursore batterico dei cloroplasti. Entrambi fanno parte della catena di trasporto degli elettroni dei rispettivi organismi, che è un passo cruciale nella raccolta di energia per molti organismi.
In alcuni casi i cluster Fe-S sono redox-inattivi, ma vengono proposti con ruoli strutturali. Gli esempi includono l’endonucleasi III e MutY.