所述半胱氨酸（半胱氨酸，C）是自然界中22种氨基酸中的一个发现如多肽链组成众生的蛋白质的一部分。它对蛋白质三级结构的稳定性至关重要，因为它有助于分子内二硫键的形成。
就像其他氨基酸（例如丙氨酸，精氨酸，天冬酰胺，谷氨酸和谷氨酰胺，甘氨酸，脯氨酸，丝氨酸和酪氨酸）一样，人类能够合成半胱氨酸，所以这不是被认为是必需氨基酸。
氨基酸半胱氨酸的结构（来源：Hattrich via Wikimedia Commons）
尽管如此，鉴于合成率并不总是能满足人体的需求，一些作者将半胱氨酸描述为一种``有条件的''必需氨基酸。
该氨基酸以“胱氨酸”命名，胱氨酸是1810年发现的胆结石成分，其名称由A. Baudrimont和F. Malaguti于1832年创造。几年后的1884年，E。鲍曼（E.Baumann）发现半胱氨酸是还原胱氨酸的产物。
在鲍曼（Bauman）于1899年进行的工作之后，确定半胱氨酸是构成各种动物角的蛋白质的主要成分，这表明其可能用于多肽的合成。
众所周知，体内的半胱氨酸来自食物，蛋白质循环利用和内源性合成，主要发生在肝细胞中。
特点
半胱氨酸的分子量为121.16 g / mol，是亮氨酸，异亮氨酸，缬氨酸，苯丙氨酸，色氨酸，蛋氨酸和酪氨酸，是疏水性最强的氨基酸。
它属于不带电荷的极性氨基酸，与其他氨基酸一样，在高温下可被碱性水解降解。
像色氨酸，丝氨酸，甘氨酸和苏氨酸一样，半胱氨酸是糖异生和酮体生成（酮体形成）的代谢前体。
这种氨基酸作为蛋白质的肽序列的一部分存在，但也可以在血浆中以同型半胱氨酸-半胱氨酸形式组成的均质（半胱氨酸，衍生物）或混合的二硫化物自由地发现。
游离半胱氨酸与蛋白质结构中发现的主要区别在于前者处于高度氧化的氧化还原状态，而后者通常被大大还原。
结构体
与迄今为止描述的其余氨基酸一样，半胱氨酸具有一个中央碳原子，该碳原子是手性的，被称为α-碳。
四个不同的化学物种与该碳原子相连：
-氨基（-NH3 +）
-羧基（-COO-）
-氢原子和
-取代基（-R）。
取代基是赋予每个氨基酸同一性的一个基团，半胱氨酸的特征是含有一个硫原子作为巯基或巯基（-CH2-SH）的一部分。
正是这个基团使其能够参与分子内和分子间二硫键的形成。由于它是亲核试剂，因此它也可以参与取代反应。
实际上，半胱氨酸的这一侧链可以被修饰形成两种化合物，称为``硒代半胱氨酸''和``羊毛硫氨酸''。第一个是也参与蛋白质形成的氨基酸，第二个是非蛋白质氨基酸衍生物。
半胱氨酸的巯基还具有对银和汞离子（Ag +和Hg2 +）的高亲和力。
特征
半胱氨酸在活生物体中的主要功能与其参与蛋白质形成有关。具体而言，半胱氨酸参与建立二硫键，这对于形成三级蛋白质结构至关重要。
此外，该氨基酸不仅可用于蛋白质合成，还参与谷胱甘肽（GSH）的合成，并为蛋氨酸，硫辛酸，硫胺素，辅酶A（CoA）提供还原的硫，钼蝶呤（辅因子）和其他生物学上重要的化合物。
在硫氨基酸过多的条件下，半胱氨酸和其他相关氨基酸可用于生产丙酮酸和无机硫。丙酮酸设法被重定向至糖异生途径，用于葡萄糖的产生。
角蛋白是动物界中最丰富的结构蛋白之一，富含半胱氨酸残基。例如，羊羊毛中的这种氨基酸中硫含量超过4％。
半胱氨酸还参与许多氧化还原反应，使其成为某些酶活性位点的一部分。
通过与葡萄糖反应，该氨基酸产生了反应产物，这些产物将诱人的风味和香气引入了某些烹饪产品。
生物合成
人体和其他动物（哺乳动物和非哺乳动物）中氨基酸的生物合成是以组织和细胞特异性的方式进行的；这是一个需要能量的过程，通常在不同器官之间是分开的。
肝脏是大多数非必需氨基酸合成中涉及的主要器官之一，而与所考虑的物种无关。
在这种方法中，不仅合成了半胱氨酸，而且还从其特定的氨基酸前体合成了天冬氨酸，天冬酰胺，谷氨酸和谷氨酰胺，甘氨酸，丝氨酸，酪氨酸等。
1935年，欧文·布兰德（Erwin Brand）确定，哺乳动物中的半胱氨酸是由蛋氨酸天然合成的，而蛋氨酸仅存在于肝脏组织中。
该过程可以通过甲硫氨酸的“甲基化”发生，其中甲基被转移到胆碱和肌酸中。但是，由于反硫作用，半胱氨酸也可以由蛋氨酸形成。
后来证明，除甲硫氨酸外，一些合成化合物如N-乙酰基半胱氨酸，半胱胺和胱胺也是半胱氨酸合成的有用前体。
在N-乙酰基半胱氨酸的情况下，它被细胞吸收，并在细胞质中被脱乙酰基酶转化为半胱氨酸。
合成机理
从蛋氨酸合成半胱氨酸最著名的机制是反式硫磺化。这主要发生在肝脏中，但也已确定在肠和胰腺中。
这是由高半胱氨酸引起的，高半胱氨酸是一种衍生自氨基酸蛋氨酸的化合物。生物合成途径中的第一个反应是胱硫醚β-合酶（CBS）催化的缩合反应。
该酶代表该途径的``折衷''步骤，并浓缩一个带有丝氨酸残基的高半胱氨酸，丝氨酸残基是另一种蛋白质氨基酸，可产生胱硫醚。随后，该化合物被胱硫醚酶“切割”或“切割”，这导致半胱氨酸的释放。
CBS酶活性的调节是由蛋氨酸的可用性和发生此过程的细胞的氧化还原状态介导的。
通过半胱氨酸合成途径，细胞可以处理过量的蛋氨酸，因为其向半胱氨酸的转化是不可逆的过程。
植物和微生物中的半胱氨酸合成
在这些生物中，半胱氨酸主要由无机硫合成，这是好氧生物圈中可用硫的最丰富来源。
摄取后进入细胞，然后还原成硫（S2-），以与合成谷氨酸或谷氨酰胺中的氨类似的方式将其掺入半胱氨酸中。
代谢和降解
半胱氨酸分解代谢主要发生在肝细胞（肝细胞）中，尽管它也可以发生在其他类型的细胞中，例如人体血管系统的神经元，内皮细胞和平滑肌细胞。
半胱氨酸分解代谢的某些缺陷会产生一种被称为“胱氨酸尿症”的遗传疾病，其特征是肾脏，膀胱和输尿管中存在胱氨酸结石。
胱氨酸是半胱氨酸的氨基酸，结石是由两个分子通过其硫原子结合而成的。
半胱氨酸的代谢的一部分导致形成科学的亚磺酸，从中形成牛磺酸（一种非蛋白质氨基酸）。该反应由半胱氨酸双加氧酶催化。
此外，半胱氨酸可被甲醛氧化产生N-甲酰基半胱氨酸，其后续加工可导致形成“巯基”（半胱氨酸与芳香族化合物缩合的产物）。
在动物中，半胱氨酸以及谷氨酸和谷氨酰胺也用于合成辅酶A，谷胱甘肽（GSH），丙酮酸，硫酸盐和硫化氢。
将半胱氨酸转化为丙酮酸的方法之一发生在两个步骤中：第一个涉及去除硫原子，第二个涉及氨基转移反应。
肾脏负责排泄源自半胱氨酸等硫化合物代谢的硫酸盐和亚硫酸盐，而肺则呼出二氧化硫和硫化氢。
谷胱甘肽
谷胱甘肽是一种由三个氨基酸残基（甘氨酸，谷氨酸和半胱氨酸组成）的分子，存在于植物，动物和细菌中。
它具有特殊的性能，使其成为出色的氧化还原缓冲液，因为它可以保护细胞免受不同类型的氧化应激。
富含半胱氨酸的食物
半胱氨酸天然存在于含硫的食物中，例如蛋黄，红柿子椒，大蒜，洋葱，西兰花，菜花，羽衣甘蓝和球芽甘蓝，西洋菜和芥末菜。
它也主要存在于富含蛋白质的食物中，例如肉，豆类和乳制品，其中包括：
-牛肉，猪肉，鸡肉和鱼
-燕麦和小扁豆
- 葵花籽
-酸奶和奶酪
半胱氨酸摄入的好处
据认为，它的摄入可防止脱发并促进其生长。在食品工业中，它被广泛用作面包面团改良剂，还可以“再现”肉样风味。
其他作者报告说，摄入膳食补充剂或富含半胱氨酸的食物可减少因过量食用被金属元素污染的食物而引起的生物化学伤害，因为它参与了``螯合''反应。
一些与半胱氨酸有关的营养补充剂被人类用作抗氧化剂，从“延缓”衰老的角度来看，这被认为是有益的。
例如，N-乙酰基半胱氨酸（半胱氨酸合成中的前体）被用作营养补品，因为这会导致谷胱甘肽（GSH）的生物合成增加。
相关疾病
有一些科学出版物将高水平的血浆半胱氨酸与肥胖症和其他相关病理联系在一起，例如心血管疾病和其他代谢综合征。
如上所述，半胱氨酸尿症是与胱氨酸结石（半胱氨酸的衍生物）的存在有关的病理学，归因于肾脏对二价氨基酸如胱氨酸的重吸收中的遗传缺陷。
缺乏症
半胱氨酸缺乏症与氧化应激有关，因为这是谷胱甘肽合成的主要前体之一。因此，这种氨基酸的缺乏会导致过早老化，以及所有这意味着的公寓。
半胱氨酸的补充已通过实验证明可以改善骨骼肌功能，降低脂肪与非脂肪体重之间的比例，降低血浆中炎性细胞因子的水平，改善免疫系统功能等。
在1990年代中期，一些研究表明，后天免疫机能丧失综合症（AIDS）可能是病毒引起的半胱氨酸缺乏症的结果。
这些观点得到以下事实的支持：受检的HIV阳性患者除细胞内谷胱甘肽浓度低外，血浆胱氨酸和半胱氨酸水平也较低。
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