جميع البروتينات في أجسامنا مصنوعة من الأحماض الأمينية. يوجد الكثير من البروتينات في الجسم ، ولا يوجد سوى 20 لبنة بناء - الأحماض الأمينية التي تتكون منها ، وبالتالي تختلف البروتينات عن بعضها البعض في مجموعة الأحماض الأمينية وتسلسلها. السيستين هو أحد الأحماض الأمينية العشرين.
سيستين - ما هو؟
السيستين هو حمض أميني يحتوي على الكبريت الأليفاتية. أليفاتية - تحتوي فقط على روابط مشبعة. مثل أي حمض أميني ، تشتمل صيغة السيستين على الكربوكسيل (-COOH) والمجموعة الأمينية (-NH2) ، بالإضافة إلى ثيول فريد (-SH). تشتمل مجموعة ثيول (اسم آخر هو سلفهيدريل) على ذرة كبريت وذرة هيدروجين.
الصيغة الكيميائية الجزيئية للسيستين هي C3H7NO2S. الوزن الجزيئي - 121.
صيغة الحمض الأميني السيستين
لتصوير بنية الأحماض الأمينية ، يتم استخدام صيغ مختلفة. فيما يلي عدة خيارات لكتابة الصيغة البنائية للسيستين.
تحتوي جميع الأحماض الأمينية على مجموعات أمينية وكربوكسيلية مرتبطة بذرة الكربون ألفا ، وتختلف فقط في بنية الجذر المرتبط بذرة الكربون نفسها. على سبيل المثال ، فيما يلي الصيغ الهيكلية للألانين والسيستين والجليسين والسيرين والسيستين.
جميع الأحماض الأمينية لها نفس العمود الفقري والجذور المختلفة. إن هيكل الراديكالي هو الذي يقوم عليه تأهيل الأحماض الأمينية ويحدد خصائص الجزيء نفسه. في السيستين ، الصيغة الجذرية هي CH2-SH. ينتمي هذا الراديكالي إلى مجموعة الجذور القطبية غير المشحونة والمحبة للماء. هذا يعني أن أقسام البروتين التي تحتوي على السيستين يمكن أن تضيف الماء (الهيدرات) وتتفاعل مع أقسام أخرى من البروتين ، والتي تحتوي أيضًا على أحماض أمينية مع مجموعات محبة للماء ، باستخدام روابط هيدروجينية.
يحتوي السيستين على مجموعة ثيول فريدة من نوعها
السيستين هو حمض أميني فريد من نوعه. إنه الوحيد من بين الأحماض الأمينية الطبيعية العشرين التي تحتوي على مجموعة ثيول (-HS). يمكن أن تخضع مجموعات الثيول لتفاعلات الأكسدة والاختزال. عندما تتأكسد مجموعة ثيول من السيستين ، يتشكل السيستين - وهو حمض أميني يتكون من بقايا سيستين متصلين بواسطة رابطة ثنائي كبريتيد. يكون التفاعل قابلاً للانعكاس - استعادة رابطة ثاني كبريتيد تجدد جزيئين من السيستين. روابط ثاني كبريتيد السيستين ضرورية لتحديد هياكل العديد من البروتينات.
تؤدي أكسدة مجموعة ثيول من السيستين إلى تكوين رابطة ثاني كبريتيد مع أخرىثيول ، أثناء مزيد من الأكسدة ، تتشكل أحماض السلفنيك والسلفونيك.
نظرًا لقدرته على الدخول في تفاعلات الأكسدة والاختزال ، فإن السيستين له خصائص مضادة للأكسدة.
السيستين هو أحد مكونات البروتينات
تسمى الأحماض الأمينية التي تتكون منها البروتينات بروتينات. كما ذكرنا سابقًا ، هناك 20 منهم ، وسيستين واحد منهم. لتشكيل الهيكل الأساسي للبروتين ، يتم ربط الأحماض الأمينية معًا لتشكيل سلسلة طويلة. يحدث الاتصال بسبب مجموعات الهيكل العظمي للأحماض الأمينية ، والجذور لا تشارك في هذا. تتكون الرابطة بين الأحماض الأمينية من مجموعة الكربوكسيل لحمض أميني واحد والمجموعة الأمينية لحمض أميني آخر. الرابطة المتكونة بهذه الطريقة بين نوعين من الأحماض الأمينية تسمى رابطة الببتيد.
يوضح الشكل صيغة ثلاثي الببتيد ألانين سيستين فينيل ألانين ومخطط تكوينه.
أصغر ببتيد في الجسم هو الجلوتاثيون ، والذي يتكون من اثنين فقط من الأحماض الأمينية ، بما في ذلك السيستين. يُطلق على اثنين من الأحماض الأمينية المرتبطة معًا اسم ثنائي الببتيد ، بينما يُطلق على ثلاثة منها اسم ثلاثي الببتيد. ها هي صيغة أخرى لثلاثي الببتيد من الألانين والليسين والسيستين.
المواد التي تحتوي على من 10 إلى 40 من الأحماض الأمينية تسمى عديد الببتيدات. تحتوي البروتينات نفسها على أكثر من 40 بقايا من الأحماض الأمينية. السيستين هو أحد مكونات العديد من الببتيدات والبروتينات ، مثل الأنسولين.
مصادر السيستين
يجب أن يستهلك الشخص يوميًا 4.1 مجم من السيستين لكل 1 كجم من وزن الجسم. هذا هو ، في جسم الإنسانوزن 70 كجم يجب أن يتلقى 287 مجم من هذا الحمض الأميني يوميا.
يمكن تصنيع جزء من السيستين في الجسم ، ويأتي جزء منه من الطعام. فيما يلي قائمة بالأطعمة التي تحتوي على أكبر كمية من الأحماض الأمينية.
| محتوى السيستين في المنتجات | |
| المنتج | محتوى السيستين لكل 100 غرام من المنتج ، ملغ |
| منتجات الصويا | 638 |
| لحم البقر والضأن | 460 |
| البذور (عباد الشمس والبطيخ والسمسم والكتان واليقطين) والمكسرات (الفستق والصنوبر) | 451 |
| لحم دجاج | 423 |
| نخالة الشوفان و الشوفان | 408 |
| لحم الخنزير | 388 |
| السمك (التونة ، السلمون ، الفرخ ، الماكريل ، الهلبوت) والمحار (بلح البحر ، الجمبري) | 335 |
| الجبن ومنتجات الألبان والبيض | 292 |
| الفول (الحمص والفاصوليا والفول والعدس) | 127 |
| حبوب (حنطة سوداء ، شعير ، أرز) | 120 |
بالإضافة إلى ذلك ، يوجد السيستين في الفلفل الأحمر والثوم والبصل والخضروات ذات الأوراق الداكنة - كرنب بروكسل والبروكلي.
إنتاج المكملات الغذائية ، مثل L-cysteine hydrochloride و N-acetylcysteine. والثاني أكثر قابلية للذوبان ويسهل على الجسم امتصاصه.
في الصناعة ، يتم الحصول على L-cysteine عن طريق التحلل المائي من ريش الطيور والشعيرات والشعر البشري. يتم إنتاج L-cysteine اصطناعي أغلى ثمناً ، ومناسب للوائح الطعام الإسلامية واليهودية (وفقًا لـالجوانب الدينية).
تخليق السيستين في الجسم
السيستين ، جنبا إلى جنب مع التيروزين ، هو حمض أميني أساسي مشروط. هذا يعني أنه يمكن تصنيعها في الجسم ، ولكن فقط من الأحماض الأمينية الأساسية: السيستين من ميثيونين ، التيروزين من فينيل ألانين.
لتخليق السيستين ، هناك حاجة إلى نوعين من الأحماض الأمينية - الميثيونين الأساسي والسيرين غير الضروري. الميثيونين هو متبرع بذرة الكبريت. يتم تصنيع السيستين من الحمض الاميني في تفاعلين يتم تحفيزهما بواسطة فوسفات البيريدوكسال. الاضطرابات الوراثية ، وكذلك نقص الفيتامينات B9(حمض الفوليك) ، B6و B12الرصاص لتعطيل استخدام الإنزيم ، لا يتحول الهموسيستين إلى سيستين ، بل إلى هوموسيستين. تتراكم هذه المادة في الجسم مسببة مرض يصاحبه إعتام عدسة العين وهشاشة العظام والتخلف العقلي.
قد يكون التوليف في الجسم ناقصًا عند كبار السن والرضع ، الأشخاص المصابين بأمراض استقلابية معينة ، يعانون من متلازمة سوء الامتصاص.
تفاعلات توليف السيستين
في جسم الحيوان ، يتم تصنيع السيستين مباشرة من السيرين ، والميثيونين هو مصدر الكبريت. يتم تحويل الميثيونين إلى الحمض الأميني عبر الوسطاء S-AM و S-AG. S-adenosylmethionine - الشكل النشط للميثيونين يتكون من مزيج من ATP والميثيونين. يعمل كمتبرع لمجموعة الميثيل في تخليق مركبات مختلفة: السيستين ، الأدرينالين ، الأسيتيل كولين ، الليسيثين ، الكارنيتين.
نتيجة انتقال الميثيل ، يتم تحويل S-AM إلى S-adenosylhomocysteine (S-AH). آخر خلال التحلل المائييشكل الأدينوزين والهوموسيستين. يتحد Homocysteine مع سيرين بمشاركة إنزيم cystathionine-β-synthase مع تكوين thioether cystathionine. يتم تحويل السيستاثيونين إلى السيستين و ألفا كيتوبوتيرات بواسطة إنزيم السيستاثيونين γ-لياز.
يحدث التوليف بشكل مختلف في النباتات والبكتيريا. يمكن استخدام مواد مختلفة ، حتى كبريتيد الهيدروجين ، كمصدر للكبريت لتخليق السيستين.
الدور البيولوجي للسيستين
بسبب مجموعة الثيول (-HS) في صيغة السيستين ، تتشكل روابط ثاني كبريتيد في بروتينات تسمى جسور ثاني كبريتيد. روابط ثاني كبريتيد تساهمية وقوية. تتشكل بين جزيئين سيستين في البروتين. يمكن أن تتشكل جسور Intrachain داخل سلسلة بولي ببتيد واحدة ، وجسور بين سلاسل بين سلاسل البروتين الفردية. على سبيل المثال ، يحدث كلا النوعين من الجسور في بنية الأنسولين. تحافظ هذه الروابط على البنية الثلاثية والرباعية للبروتين.
روابط ثاني كبريتيد تحتوي في الغالب على بروتينات خارج الخلية. على سبيل المثال ، هذا النوع من الاتصال له أهمية كبيرة في استقرار بنية الأنسولين والغلوبولين المناعي والإنزيمات الهضمية. البروتينات التي تحتوي على العديد من جسور ثاني كبريتيد هي أكثر مقاومة لتمسخ الحرارة ، مما يسمح لها بالحفاظ على نشاطها في ظل ظروف أكثر قسوة.
ميزات تركيبة السيستين تزودها بخصائص مضادة للأكسدة. يلعب السيستين دور مضادات الأكسدة ، ويدخل في تفاعلات تقليل الأكسدة. ولذلك ، فإن مجموعة الثيول لديها انجذاب كبير للمعادن الثقيلةالبروتينات التي تحتوي على السيستين ترتبط بالمعادن مثل الزئبق والرصاص والكادميوم. إن pK من السيستين في البروتين يضمن أن يكون الحمض الأميني في شكل ثيولات التفاعلي ، أي أن السيستين يتبرع بسهولة بأنيون HS.
السيستين هو مصدر مهم للكبريت في عملية التمثيل الغذائي.
وظائف السيستين
نظرًا لوجود مجموعة thiol التي تتفاعل بسهولة ، يشارك السيستين في عمليات مختلفة في الجسم ويؤدي العديد من الوظائف.
- يمتلك خصائص مضادة للأكسدة.
- يشارك في تخليق الجلوتاثيون
- يشارك في تركيب التوراين ، البيوتين ، الإنزيم المساعد أ ، الهيبارين.
- يشارك في تكوين الخلايا الليمفاوية.
- هو جزء من β-keratin الذي يشارك في تكوين أنسجة الجلد والشعر والأغشية المخاطية للجهاز الهضمي.
- يعزز معادلة بعض المواد السامة.
استخدام السيستين
وجدت Cysteine تطبيقًا واسعًا في الصناعات الطبية والصيدلانية والغذائية.
كثيرا ما يستخدم السيستين في علاج الأمراض المختلفة:
- لالتهاب الشعب الهوائية وانتفاخ الرئة لأنه يخفف المخاط
- لالتهاب المفاصل الروماتويدي و أمراض الأوردة و السرطان
- للتسمم بالمعادن الثقيلة.
بالإضافة إلى ذلك ، يسرع السيستين الانتعاش بعد العمليات والحروق ، وينشط الكريات البيض.
Cysteine يسرع حرق الدهون وبناء العضلات ، لذلك غالبًا ما يستخدمه الرياضيون.
يستخدم الأحماض الأمينية كعامل توابل.السيستين هي مادة مضافة غذائية مسجلة E920.
