Όλες οι πρωτεΐνες στο σώμα μας είναι κατασκευασμένες από αμινοξέα. Υπάρχουν πολλές πρωτεΐνες στο σώμα και υπάρχουν μόνο 20 δομικά στοιχεία - τα αμινοξέα από τα οποία αποτελούνται. Έτσι, οι πρωτεΐνες διαφέρουν μεταξύ τους σε ένα σύνολο αμινοξέων και την αλληλουχία τους. Η κυστεΐνη είναι ένα από τα 20 αμινοξέα.
Κυστεΐνη - τι είναι;
Η κυστεΐνη είναι ένα αλειφατικό αμινοξύ που περιέχει θείο. Αλειφατικό - περιέχει μόνο κορεσμένους δεσμούς. Όπως κάθε αμινοξύ, ο τύπος της κυστεΐνης περιλαμβάνει μια καρβοξυλική (-COOH) και αμινομάδα (-NH2), καθώς και μια μοναδική θειόλη (-SH). Η ομάδα θειόλης (άλλο όνομα είναι σουλφυδρύλιο) περιλαμβάνει ένα άτομο θείου και ένα άτομο υδρογόνου.
Ο μοριακός χημικός τύπος της κυστεΐνης είναι C3H7ΟΧΙ2S. Μοριακό βάρος - 121.
Τύπος του αμινοξέος κυστεΐνη
Για να απεικονιστεί η δομή των αμινοξέων, χρησιμοποιούνται διαφορετικοί τύποι. Παρακάτω υπάρχουν διάφορες επιλογές για τη σύνταξη του δομικού τύπου της κυστεΐνης.
Όλα τα αμινοξέα έχουν αμινο και καρβοξυλομάδες συνδεδεμένες με το άτομο α-άνθρακα και διαφέρουν μόνο ως προς τη δομή της ρίζας που συνδέεται με το ίδιο άτομο άνθρακα. Για παράδειγμα, παρακάτω είναι οι δομικοί τύποι της αλανίνης, της κυστεΐνης και της γλυκίνης, της σερίνης και της κυστίνης.
Όλα τα αμινοξέα έχουν την ίδια ραχοκοκαλιά και διαφορετικές ρίζες. Είναι η δομή της ρίζας που αποτελεί τη βάση του χαρακτηρισμού των αμινοξέων και καθορίζει τις ιδιότητες του ίδιου του μορίου. Στην κυστεΐνη, ο τύπος ρίζας είναι CH2-SH. Αυτή η ρίζα ανήκει στην ομάδα των πολικών, αφόρτιστων, υδρόφιλων ριζών. Αυτό σημαίνει ότι τμήματα της πρωτεΐνης που περιέχουν κυστεΐνη μπορούν να προσθέσουν νερό (ένυδρο) και να αλληλεπιδράσουν με άλλα τμήματα της πρωτεΐνης, που περιέχουν επίσης αμινοξέα με υδρόφιλες ομάδες, χρησιμοποιώντας δεσμούς υδρογόνου.
Η κυστεΐνη περιέχει μια μοναδική ομάδα θειόλης
Η κυστεΐνη είναι ένα μοναδικό αμινοξύ. Είναι το μόνο από τα 20 φυσικά αμινοξέα που περιέχει μια ομάδα θειόλης (-HS). Οι ομάδες θειόλης μπορούν να υποστούν οξειδωτικές και αναγωγικές αντιδράσεις. Όταν η ομάδα θειόλης της κυστεΐνης οξειδώνεται, σχηματίζεται η κυστίνη - ένα αμινοξύ που αποτελείται από δύο υπολείμματα κυστεΐνης που συνδέονται με έναν δισουλφιδικό δεσμό. Η αντίδραση είναι αναστρέψιμη - η αποκατάσταση του δισουλφιδικού δεσμού αναγεννά δύο μόρια κυστεΐνης. Οι δισουλφιδικοί δεσμοί κυστίνης είναι κρίσιμοι για τον προσδιορισμό των δομών πολλών πρωτεϊνών.
Η οξείδωση της ομάδας θειόλης της κυστεΐνης οδηγεί στο σχηματισμό δισουλφιδικού δεσμού με ένα άλλοθειόλη, κατά την περαιτέρω οξείδωση, σχηματίζονται σουλφινικό και σουλφονικό οξύ.
Λόγω της ικανότητάς της να εισέρχεται σε οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις, η κυστεΐνη έχει αντιοξειδωτικές ιδιότητες.
Η κυστεΐνη είναι συστατικό των πρωτεϊνών
Τα αμινοξέα που συνθέτουν τις πρωτεΐνες ονομάζονται πρωτεϊνογόνα. Όπως ήδη αναφέρθηκε, υπάρχουν 20 από αυτά, και η κυστεΐνη είναι ένα από αυτά. Για να σχηματιστεί η πρωταρχική δομή μιας πρωτεΐνης, τα αμινοξέα ενώνονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν μια μακριά αλυσίδα. Η σύνδεση συμβαίνει λόγω των ομάδων του σκελετού των αμινοξέων, οι ρίζες δεν συμμετέχουν σε αυτό. Ο δεσμός μεταξύ των αμινοξέων σχηματίζεται από την καρβοξυλική ομάδα ενός αμινοξέος και την αμινομάδα ενός άλλου αμινοξέος. Ένας δεσμός που σχηματίζεται με αυτόν τον τρόπο μεταξύ δύο αμινοξέων ονομάζεται πεπτιδικός δεσμός.
Το σχήμα δείχνει τον τύπο του τριπεπτιδίου αλανίνη κυστεΐνη φαινυλαλανίνη και το σχήμα σχηματισμού του.
Το μικρότερο πεπτίδιο στο σώμα είναι η γλουταθειόνη, η οποία αποτελείται από δύο μόνο αμινοξέα, συμπεριλαμβανομένης της κυστεΐνης. Δύο αμινοξέα που συνδέονται μεταξύ τους ονομάζονται διπεπτίδιο, τρία ονομάζονται τριπεπτίδιο. Εδώ είναι ένας άλλος τύπος ενός τριπεπτιδίου αλανίνης, λυσίνης και κυστεΐνης.
Ουσίες που περιέχουν από 10 έως 40 αμινοξέα ονομάζονται πολυπεπτίδια. Οι ίδιες οι πρωτεΐνες περιέχουν περισσότερα από 40 υπολείμματα αμινοξέων. Η κυστεΐνη είναι συστατικό πολλών πεπτιδίων και πρωτεϊνών, όπως η ινσουλίνη.
Πηγές κυστεΐνης
Κάθε μέρα ένα άτομο πρέπει να καταναλώνει 4,1 mg κυστεΐνης ανά 1 κιλό σωματικού βάρους. Δηλαδή στο ανθρώπινο σώμαπου ζυγίζει 70 κιλά θα πρέπει να λαμβάνει 287 mg αυτού του αμινοξέος την ημέρα.
Μέρος της κυστεΐνης μπορεί να συντεθεί στο σώμα, ένα μέρος προέρχεται από την τροφή. Ακολουθεί μια λίστα με τρόφιμα που περιέχουν τη μέγιστη ποσότητα του αμινοξέος.
| Περιεκτικότητα σε κυστεΐνη στα προϊόντα | |
| Προϊόν | Περιεκτικότητα σε κυστεΐνη ανά 100 g προϊόντος, mg |
| Προϊόντα σόγιας | 638 |
| Μοσχάρι και αρνί | 460 |
| Σπόροι (ηλίανθος, καρπούζι, σουσάμι, λινάρι, κολοκύθα) και ξηροί καρποί (φιστίκι, πεύκο) | 451 |
| Κρέας κοτόπουλου | 423 |
| Βρώμη και πίτουρο βρώμης | 408 |
| Χοιρινό | 388 |
| Ψάρια (τόνος, σολομός, πέρκα, σκουμπρί, ιππόγλωσσα) και οστρακοειδή (μύδια, γαρίδες) | 335 |
| Τυρί, γαλακτοκομικά και αυγά | 292 |
| Φασόλια (ρεβίθια, φασόλια, φασόλια, φακές) | 127 |
| Δημητριακά (φαγόπυρο, κριθάρι, ρύζι) | 120 |
Επιπλέον, η κυστεΐνη βρίσκεται σε κόκκινες πιπεριές, σκόρδο, κρεμμύδια, σκούρα φυλλώδη λαχανικά - λαχανάκια Βρυξελλών, μπρόκολο.
Παράγετε συμπληρώματα διατροφής, όπως υδροχλωρική L-κυστεΐνη, Ν-ακετυλοκυστεΐνη. Το δεύτερο είναι πιο διαλυτό και απορροφάται ευκολότερα από τον οργανισμό.
Στη βιομηχανία, η L-κυστεΐνη λαμβάνεται με υδρόλυση από φτερά πουλιών, τρίχες και ανθρώπινες τρίχες. Παράγεται μια πιο ακριβή συνθετική L-κυστεΐνη, κατάλληλη για μουσουλμανικούς και εβραϊκούς κανονισμούς τροφίμων (σύμφωνα μεθρησκευτικές πτυχές).
Σύνθεση κυστεΐνης στο σώμα
Η κυστεΐνη, μαζί με την τυροσίνη, είναι ένα υπό όρους απαραίτητο αμινοξύ. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να συντεθούν στο σώμα, αλλά μόνο από απαραίτητα αμινοξέα: κυστεΐνη από μεθειονίνη, τυροσίνη από φαινυλαλανίνη.
Για τη σύνθεση της κυστεΐνης χρειάζονται δύο αμινοξέα - η απαραίτητη μεθειονίνη και η μη απαραίτητη σερίνη. Η μεθειονίνη είναι δότης ατόμων θείου. Η κυστεΐνη συντίθεται από την ομοκυστεΐνη σε δύο αντιδράσεις που καταλύονται από τη φωσφορική πυριδοξάλη. Γενετικές διαταραχές, καθώς και έλλειψη βιταμινών B9 (φολικό οξύ), B6 και B12 μόλυβδος για να διαταραχθεί η χρήση του ενζύμου, η ομοκυστεΐνη μετατρέπεται όχι σε κυστεΐνη, αλλά σε ομοκυστίνη. Αυτή η ουσία συσσωρεύεται στο σώμα, προκαλώντας ασθένεια που συνοδεύεται από καταρράκτη, οστεοπόρωση, νοητική υστέρηση.
Η σύνθεση στο σώμα μπορεί να είναι ανεπαρκής σε ηλικιωμένους και βρέφη, άτομα με ορισμένες μεταβολικές ασθένειες, που πάσχουν από σύνδρομο δυσαπορρόφησης.
Αντιδράσεις σύνθεσης κυστεΐνης
Στο σώμα των ζώων, η κυστεΐνη συντίθεται απευθείας από τη σερίνη και η μεθειονίνη είναι η πηγή θείου. Η μεθειονίνη μετατρέπεται σε ομοκυστεΐνη μέσω των ενδιάμεσων S-AM και S-AG. Η S-αδενοσυλμεθειονίνη - η δραστική μορφή της μεθειονίνης, σχηματίζεται από το συνδυασμό ΑΤΡ και μεθειονίνης. Δρα ως δότης της ομάδας μεθυλίου στη σύνθεση διαφόρων ενώσεων: κυστεΐνη, αδρεναλίνη, ακετυλοχολίνη, λεκιθίνη, καρνιτίνη.
Σαν αποτέλεσμα της διαμεθυλίωσης, το S-AM μετατρέπεται σε S-αδενοσυλομοκυστεΐνη (S-AH). Τελευταία κατά την υδρόλυσησχηματίζει αδενοσίνη και ομοκυστεΐνη. Η ομοκυστεΐνη συνδυάζεται με τη σερίνη με τη συμμετοχή του ενζύμου κυσταθειονίνη-β-συνθάση με το σχηματισμό της θειοαιθέρα κυσταθειονίνης. Η κυσταθειονίνη μετατρέπεται σε κυστεΐνη και α-κετοβουτυρικό από το ένζυμο γ-λυάση κυσταθειονίνη.
Στα φυτά και τα βακτήρια, η σύνθεση γίνεται διαφορετικά. Διάφορες ουσίες, ακόμη και το υδρόθειο, μπορούν να χρησιμεύσουν ως πηγή θείου για τη σύνθεση της κυστεΐνης.
Ο βιολογικός ρόλος της κυστεΐνης
Λόγω της ομάδας θειόλης (-HS) στον τύπο της κυστεΐνης, σχηματίζονται δισουλφιδικοί δεσμοί στις πρωτεΐνες, που ονομάζονται δισουλφιδικές γέφυρες. Οι δισουλφιδικοί δεσμοί είναι ομοιοπολικοί, ισχυροί. Σχηματίζονται ανάμεσα σε δύο μόρια κυστεΐνης στην πρωτεΐνη. Οι γέφυρες ενδοαλυσίδας μπορούν να σχηματιστούν μέσα σε μία μόνο πολυπεπτιδική αλυσίδα, και γέφυρες μεταξύ των αλυσίδων μεταξύ μεμονωμένων πρωτεϊνικών αλυσίδων. Για παράδειγμα, και οι δύο τύποι γεφυρών λαμβάνουν χώρα στη δομή της ινσουλίνης. Αυτοί οι δεσμοί διατηρούν την τριτοταγή και τεταρτοταγή δομή της πρωτεΐνης.
Οι δισουλφιδικοί δεσμοί περιέχουν κυρίως εξωκυτταρικές πρωτεΐνες. Για παράδειγμα, αυτός ο τύπος σύνδεσης έχει μεγάλη σημασία για τη σταθεροποίηση της δομής της ινσουλίνης, των ανοσοσφαιρινών και των πεπτικών ενζύμων. Οι πρωτεΐνες που περιέχουν πολλές δισουλφιδικές γέφυρες είναι πιο ανθεκτικές στη θερμική μετουσίωση, επιτρέποντάς τους να διατηρήσουν τη δραστηριότητά τους κάτω από πιο ακραίες συνθήκες.
Τα χαρακτηριστικά της φόρμουλας κυστεΐνης της παρέχουν αντιοξειδωτικές ιδιότητες. Η κυστεΐνη παίζει το ρόλο ενός αντιοξειδωτικού, εισερχόμενος σε αντιδράσεις οξείδωσης-μείωσης. Επομένως, η ομάδα θειόλης έχει υψηλή συγγένεια με βαρέα μέταλλαπρωτεΐνες που περιέχουν κυστεΐνη δεσμεύουν μέταλλα όπως υδράργυρο, μόλυβδο και κάδμιο. Το pK της κυστεΐνης στην πρωτεΐνη είναι τέτοιο που διασφαλίζει ότι το αμινοξύ είναι σε αντιδραστική θειολική μορφή, δηλαδή η κυστεΐνη δωρίζει εύκολα το ανιόν HS.
Η κυστεΐνη είναι μια σημαντική πηγή θείου στο μεταβολισμό.
Λειτουργίες της κυστεΐνης
Λόγω της παρουσίας μιας ομάδας θειόλης που αντιδρά εύκολα, η κυστεΐνη εμπλέκεται σε διάφορες διεργασίες στο σώμα και εκτελεί πολλές λειτουργίες.
- Διαθέτει αντιοξειδωτικές ιδιότητες.
- Συμμετέχει στη σύνθεση της γλουταθειόνης.
- Συμμετέχει στη σύνθεση ταυρίνης, βιοτίνης, συνενζύμου Α, ηπαρίνης.
- Συμμετέχει στον σχηματισμό λεμφοκυττάρων.
- Αποτελεί μέρος της β-κερατίνης, η οποία εμπλέκεται στο σχηματισμό των ιστών του δέρματος, των μαλλιών, του βλεννογόνου του πεπτικού συστήματος.
- Προωθεί την εξουδετέρωση ορισμένων τοξικών ουσιών.
Χρήση κυστεΐνης
Η κυστεΐνη έχει βρει ευρεία εφαρμογή στην ιατρική, τη φαρμακευτική, τη βιομηχανία τροφίμων.
Η κυστεΐνη χρησιμοποιείται συχνά στη θεραπεία διαφόρων ασθενειών:
- Για βρογχίτιδα και εμφύσημα καθώς αραιώνει τη βλέννα.
- Για ρευματοειδή αρθρίτιδα, φλεβική νόσο και καρκίνο.
- Για δηλητηρίαση από βαρέα μέταλλα.
Επιπλέον, η κυστεΐνη επιταχύνει την ανάρρωση μετά από εγχειρήσεις και εγκαύματα, ενεργοποιεί τα λευκοκύτταρα.
Η κυστεΐνη επιταχύνει την καύση λίπους και το χτίσιμο μυών, γι' αυτό χρησιμοποιείται συχνά από αθλητές.
Το αμινοξύ χρησιμοποιείται ως αρωματικός παράγοντας. Η κυστεΐνη είναι ένα καταχωρημένο πρόσθετο τροφίμων E920.
