Kaikki kehomme proteiinit rakentuvat aminohapoista. Kehossa on paljon proteiineja, ja rakennuspalikoita on vain 20 - aminohapoista, joista ne koostuvat, joten proteiinit eroavat toisistaan aminohappojoukon ja niiden järjestyksen suhteen. Kysteiini on yksi 20 aminohaposta.
Kysteiini - mikä se on?
Kysteiini on alifaattinen rikkiä sisältävä aminohappo. Alifaattinen - sisältää vain tyydyttyneitä sidoksia. Kuten minkä tahansa aminohapon, kysteiinin kaava sisältää karboksyylin (-COOH) ja aminoryhmän (-NH2) sekä ainutlaatuisen tiolin (-SH). Tioliryhmä (toinen nimi on sulfhydryyli) sisältää rikkiatomin ja vetyatomin.
Kysteiinin molekyylikemiallinen kaava on C3H7EI2S. Molekyylipaino - 121.
Aminohapon kysteiinin kaava
Aminohappojen rakenteen kuvaamiseen käytetään erilaisia kaavoja. Alla on useita vaihtoehtoja kysteiinin rakennekaavan kirjoittamiseen.
Kaikissa aminohapoissa on amino- ja karboksyyliryhmiä kiinnittyneenä α-hiiliatomiin, ja ne eroavat vain samaan hiiliatomiin kiinnittyneen radikaalin rakenteesta. Alla on esimerkiksi alaniinin, kysteiinin ja glysiinin, seriinin ja kystiinin rakennekaavat.
Kaikilla aminohapoilla on sama runko ja erilaiset radikaalit. Se on radikaalin rakenne, joka on aminohappojen luokittelun taustalla ja määrittää itse molekyylin ominaisuudet. Kysteiinissä radikaalikaava on CH2-SH. Tämä radikaali kuuluu polaaristen, varautumattomien, hydrofiilisten radikaalien ryhmään. Tämä tarkoittaa, että kysteiiniä sisältävät proteiinin osat voivat lisätä vettä (hydraattia) ja olla vuorovaikutuksessa muiden proteiinin osien kanssa, jotka sisältävät myös hydrofiilisiä ryhmiä sisältäviä aminohappoja vetysidoksia käyttämällä.
Kysteiini sisältää ainutlaatuisen tioliryhmän
Kysteiini on ainutlaatuinen aminohappo. Se on ainoa 20 luonnollisesta aminohaposta, joka sisältää tioliryhmän (-HS). Tioliryhmät voivat käydä läpi oksidatiivisia ja pelkistysreaktioita. Kun kysteiinin tioliryhmä hapettuu, muodostuu kystiini - aminohappo, joka koostuu kahdesta kysteiinitähteestä, jotka on yhdistetty disulfidisidoksella. Reaktio on palautuva - disulfidisidoksen palautuminen regeneroi kaksi kysteiinimolekyyliä. Kystiinidisulfidisidokset ovat kriittisiä monien proteiinien rakenteiden määrittämisessä.
Kysteiinin tioliryhmän hapettuminen johtaa disulfidisidoksen muodostumiseen toisen kanssatioli, lisähapetuksen aikana muodostuu sulfiini- ja sulfonihappoja.
Kysteiinillä on antioksidanttisia ominaisuuksia, koska se kykenee osallistumaan redox-reaktioihin.
Kysteiini on proteiinien komponentti
Proteiineja muodostavia aminohappoja kutsutaan proteinogeenisiksi. Kuten jo mainittiin, niitä on 20, ja kysteiini on yksi niistä. Proteiinin primaarirakenteen muodostamiseksi aminohapot liitetään yhteen pitkäksi ketjuksi. Yhteys tapahtuu aminohappojen luuston ryhmien vuoksi, radikaalit eivät osallistu tähän. Aminohappojen välinen sidos muodostuu yhden aminohapon karboksyyliryhmästä ja toisen aminohapon aminoryhmästä. Tällä tavalla kahden aminohapon välille muodostunutta sidosta kutsutaan peptidisidokseksi.
Kuvassa on tripeptidin alaniinikysteiini-fenyylialaniinin kaava ja sen muodostumiskaavio.
Kehon pienin peptidi on glutationi, joka koostuu vain kahdesta aminohaposta, mukaan lukien kysteiini. Kahta toisiinsa kytkettyä aminohappoa kutsutaan dipeptidiksi ja kolmea tripeptidiksi. Tässä on toinen alaniinin, lysiinin ja kysteiinin tripeptidin kaava.
Aineita, jotka sisältävät 10–40 aminohappoa, kutsutaan polypeptideiksi. Proteiinit itsessään sisältävät yli 40 aminohappotähdettä. Kysteiini on monien peptidien ja proteiinien, kuten insuliinin, komponentti.
Kysteiinin lähteet
Joka päivä ihmisen tulisi kuluttaa 4,1 mg kysteiiniä 1 painokiloa kohden. Eli ihmiskehossa70 kg painavan pitäisi saada 287 mg tätä aminohappoa päivässä.
Osa kysteiinistä voi syntetisoitua elimistössä, osa tulee ruoasta. Seuraavassa on luettelo elintarvikkeista, jotka sisältävät enimmäismäärän aminohappoa.
| Tuotteiden kysteiinipitoisuus | |
| Tuote | Kysteiinipitoisuus 100 g:ssa tuotetta, mg |
| Soijatuotteet | 638 |
| Naudanliha ja lammas | 460 |
| Siemenet (auringonkukka, vesimeloni, seesami, pellava, kurpitsa) ja pähkinät (pistaasi, mänty) | 451 |
| Kananliha | 423 |
| Kaura ja kauralese | 408 |
| Sianliha | 388 |
| Kala (tonnikala, lohi, ahven, makrilli, pallas) ja äyriäiset (sinisimpukat, katkaravut) | 335 |
| Juusto, maitotuotteet ja munat | 292 |
| Pavut (kikherneet, pavut, pavut, linssit) | 127 |
| Viljat (tattari, ohra, riisi) | 120 |
Lisäksi kysteiiniä löytyy punaisista paprikoista, valkosipulista, sipulista, tummista lehtivihanneksista – ruusukaalista, parsakaalista.
Tuottaa ravintolisät, kuten L-kysteiinihydrokloridi, N-asetyylikysteiini. Toinen on liukoisempaa ja elimistön helpompi imeytyä.
Teollisuudessa L-kysteiiniä saadaan hydrolyysillä lintujen höyhenistä, harjaksista ja ihmisen hiuksista. Valmistetaan kalliimpaa synteettistä L-kysteiiniä, joka soveltuu muslimien ja juutalaisten ruokamääräyksiin (määräysten mukaisestiuskonnolliset näkökohdat).
Kysteiinin synteesi kehossa
Kysteiini on tyrosiinin ohella ehdollisesti välttämätön aminohappo. Tämä tarkoittaa, että niitä voidaan syntetisoida kehossa, mutta vain välttämättömistä aminohapoista: kysteiini metioniinista, tyrosiini fenyylialaniinista.
Kysteiinin synteesiä varten tarvitaan kaksi aminohappoa - välttämätön metioniini ja ei-välttämätön seriini. Metioniini on rikkiatomin luovuttaja. Kysteiini syntetisoidaan homokysteiinistä kahdessa pyridoksaalifosfaatin katalysoimassa reaktiossa. Geneettiset sairaudet sekä B9 (foolihappo), B6 ja B12 vitamiinien puute. entsyymin käytön häiritsemiseksi homokysteiini ei muutu kysteiiniksi, vaan homokystiiniksi. Tämä aine kerääntyy elimistöön aiheuttaen sairauden, johon liittyy kaihi, osteoporoosi, kehitysvammaisuus.
Synteesi elimistössä voi olla puutteellista vanhuksilla ja pikkulapsilla, henkilöillä, joilla on tiettyjä aineenvaihduntasairauksia ja jotka kärsivät imeytymishäiriöstä.
Kysteiinin synteesireaktiot
Eläimen kehossa kysteiini syntetisoituu suoraan seriinistä, ja metioniini on rikin lähde. Metioniini muuttuu homokysteiiniksi välituotteiden S-AM ja S-AG kautta. S-adenosyylimetioniini - metioniinin aktiivinen muoto, muodostuu ATP:n ja metioniinin yhdistelmästä. Toimii metyyliryhmän luovuttajana erilaisten yhdisteiden synteesissä: kysteiini, adrenaliini, asetyylikoliini, lesitiini, karnitiini.
Transmetylaation seurauksena S-AM muuttuu S-adenosyylihomokysteiiniksi (S-AH). Viimeinen hydrolyysin aikanamuodostaa adenosiinia ja homokysteiiniä. Homokysteiini yhdistyy seriinin kanssa kystationiini-β-syntaasi-entsyymin osallistuessa tioeetterikystationiinin muodostumiseen. Kystationiini muuttuu kysteiiniksi ja α-ketobutyraatiksi kystationiini-γ-lyaasientsyymin vaikutuksesta.
Kasveissa ja bakteereissa synteesi tapahtuu eri tavalla. Erilaiset aineet, jopa rikkivety, voivat toimia rikin lähteenä kysteiinin synteesissä.
Kysteiinin biologinen rooli
Kysteiinin kaavassa olevan tioliryhmän (-HS) ansiosta proteiineihin muodostuu disulfidisidoksia, joita kutsutaan disulfidisilloiksi. Disulfidisidokset ovat kovalenttisia, vahvoja. Ne muodostuvat proteiinin kahden kysteiinimolekyylin välillä. Ketjunsisäisiä siltoja voi muodostua yksittäisen polypeptidiketjun sisällä ja ketjujen välisiä siltoja yksittäisten proteiiniketjujen välille. Esimerkiksi insuliinin rakenteessa esiintyy molempia siltoja. Nämä sidokset ylläpitävät proteiinin tertiaarista ja kvaternaarista rakennetta.
Disulfidisidokset sisältävät enimmäkseen solunulkoisia proteiineja. Tämän tyyppisellä yhteydellä on suuri merkitys esimerkiksi insuliinin, immunoglobuliinien ja ruoansulatusentsyymien rakenteen stabiloinnissa. Proteiinit, jotka sisältävät monia disulfidisiltoja, kestävät paremmin lämpödenaturoitumista, minkä ansiosta ne voivat säilyttää aktiivisuutensa äärimmäisissä olosuhteissa.
Kysteiinikaavan ominaisuudet antavat sille antioksidanttisia ominaisuuksia. Kysteiini toimii antioksidanttina ja osallistuu hapetus-pelkistysreaktioihin. Tioliryhmällä on siksi korkea affiniteetti raskasmetalleihinkysteiiniä sisältävät proteiinit sitovat metalleja, kuten elohopeaa, lyijyä ja kadmiumia. Kysteiinin pK proteiinissa on sellainen, että se varmistaa aminohapon olevan reaktiivisessa tiolaattimuodossa, eli kysteiini luovuttaa helposti HS-anionin.
Kysteiini on tärkeä rikin lähde aineenvaihdunnassa.
Kysteiinin toiminnot
Helposti reagoivan tioliryhmän läsnäolon ansiosta kysteiini osallistuu kehon erilaisiin prosesseihin ja suorittaa monia toimintoja.
- Sillä on antioksidanttisia ominaisuuksia.
- Osallistuu glutationin synteesiin.
- Osallistuu tauriinin, biotiinin, koentsyymi A:n, hepariinin synteesiin.
- Osallistuu lymfosyyttien muodostukseen.
- Se on osa β-keratiinia, joka osallistuu ihon, hiusten ja ruoansulatuskanavan limakalvojen kudosten muodostumiseen.
- Edistää joidenkin myrkyllisten aineiden neutralointia.
Kysteiinin käyttö
Kysteiini on löytänyt laajan sovelluksen lääke-, lääke- ja elintarviketeollisuudessa.
Kysteiiniä käytetään usein eri sairauksien hoidossa:
- Keuhkoputkentulehdukseen ja emfyseemaan, koska se ohentaa limaa.
- Nivelreumaan, laskimosairauksiin ja syöpään.
- Raskasmetallimyrkytykseen.
Lisäksi kysteiini nopeuttaa toipumista leikkausten ja palovammojen jälkeen, aktivoi leukosyyttejä.
Kysteiini nopeuttaa rasvanpolttoa ja lihasten rakentamista, joten urheilijat käyttävät sitä usein.
Aminohappoa käytetään aromiaineena. Kysteiini on rekisteröity elintarvikelisäaine E920.
