TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC
TIỂU LUẬN HÓA SINH
“Aminoacid chứa lưu huỳnh và các ứng dụng thực tiễn của chúng trong đời sống”.
Hà Nội
Mục lục
I. Giới thiệu chung về các axit amin chứa lưu huỳnh................................................3
II. Methionine............................................................................................................4
1. Định nghĩa..........................................................................................................4
2. Nguồn gốc..........................................................................................................5
3. Sinh tổng hợp methionine..................................................................................5
4. Ứng dụng............................................................................................................8
III. Cystine.................................................................................................................9
1. Định nghĩa..........................................................................................................9
2. Nguồn gốc........................................................................................................10
3. Lý tính..............................................................................................................10
4. Hóa tính............................................................................................................10
5. Ứng dụng..........................................................................................................12
6. Công nghệ sản xuất Cystine từ nguồn phế liệu................................................13
IV. Cystein...............................................................................................................14
1. Định nghĩa........................................................................................................14
2. Nguồn gốc........................................................................................................15
3. Lý tính..............................................................................................................16
4. Hóa tính............................................................................................................17
5. Sinh tổng hợp và ứng dụng..............................................................................19
6. Ứng dụng..........................................................................................................20
7. Tác hại..............................................................................................................22
V. Kết luận...............................................................................................................22
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................23
I. Giới thiệu chung về các axit amin chứa lưu huỳnh
Lưu huỳnh đóng vai trò quan trọng cơ thể như vai trò cấu trúc, tham gia tạo cầu
liên kết trong phân tử protein, tạo thành phân tử protein thong qua các acid
amin,tham gia vào nhiều phân tử quan trọng như insulin hay protein P53, một phân
tử chống ung thư, duy trì dạng cần thiết để chúng hoạt động, làm giảm
cholesterol,giảm lượng chất béo…
Trong cơ thể lưu huỳnh không tồn tại dưới dạng đơn thuần mà tồn tại trong các
phân tử đặc biệt là dưới dạng các acid amin.Các acid amin có chứa lưu huỳnh là
methionine,cystine, cysteine,…Acid amin có chứa lưu huỳnh có rất nhiều ở
tóc,da,móng,niêm mạc, bề mặc và bên trong tế bào.Ở đó nó có nhiệm vụ cần thiết
là tổng hợp glutathione và khử độc cho tế bào.
Nhu cầu về acid amin có chứa lưu huỳnh được ước tính mỗi ngày khoảng 13mg/kg
trọng lượng đối với phụ nữ và 14mg/kg trọng lượng đố với nam giới.
Nguồn gốc của các acid amin có chứa lưu huỳnh :
Các acid amin có chứa lưu huỳnh được tìm thấy nhiều nhất trong các loại thức ăn
biển, tỏi, nấm, hạt có dầu, thịt, cá, trứng ( nhất là lòng đỏ ), sữa bò, …
Các acid amin có chứa lưu huỳnh là các acid amin cần thiết trong cơ thể, chúng
không tự tổng hợp được trong cơ thể mà cần được cung cấp thường xuyên qua
đường thức ăn. Thiếu các acid amin này sẽ dẫn đến các triệu chứng như bị stress,
nhiễm trùng, chậm mọc tóc, móng, giảm tính đề kháng, tăng tính tổn thương, ….
Một số acid amin có chứa lưu huỳnh như : Methionine, Cystine, Cysteine…
II. Methionine
1. Định nghĩa
Công thức phân tử: C5H11NO2S
Công thức cấu tạo: HO2CCH(NH2)CH2CH2SCH3
Cấu trúc không gian:
Tên gọi: -Tên theo IUPAC: (S)-2-amino-4-(methylsulfanyl)-butanoic acid ,pI=5.74
Tên thông thường: methionine Kí hiệu:
Met Khối lượng phân tử: M=149,21 g/mol Điểm đẳng điện: pI = 5.74
Đây là loại axit amin thiết yếu không phân cực. Cùng với cysteine, methionine là
một trong hai amino acid có chứa sulfur trong cấu trúc proteinogenic. Nó bắt
nguồn từ S-adenosyl methionine (SAM). Methionine là một trong hai amino acid
được ghi mật mã bởi một codon đơn giản (AUG) trong tiêu chuẩn mã di truyền.
Codon AUG đóng vai trò quan trọng trong việc mang thông tin “bắt đầu” cho một
ribosome báo hiệu khởi đầu sự phiên dịch protein từ mRNA.
2. Nguồn gốc
Methionine được tìm thấy trong mè,thịt, cá, trứng, sữa,…Bánh mì chứa nhiều
methionine nhưng thiếu trystophan.
Methionine có nhiếu trong trứng, đặc biệt trong lòng trắng trứng. Dựa trên cơ sở
lòng trắng trứng người ta tính toán hàm lượng methionine trong các thực phảm
khác:
Acid amin
Protein
Lòng trắng trứng Thịt bò
Thịt gà
Đậu tương
Nấm men
Methionine
3.6%
2.6%
2.7%
1.3%
Cysteine
2.5%
1.3%
0.3%
1.3%
Nhu cầu methionine tùy thuộc vào từng người và trọng lượng cơ thể,trung bình
người lớn cần khoảng 800-1000mg/ngày. Trẻ em cần gấp đôi lượng trên,trẻ sơ sinh
cần gấp 5 lần.
3. Sinh tổng hợp methionine
Là một amino acid cần thiết , methionine không tự tổng hợp được trong cơ thể con
người ,do đó chúng ta phải cung cấp methionine hay các protein có chứa
methionine vào cơ thể qua đường thức ăn. Trong thực vật và vi sinh vật,
methionine được tổng hợp bằng cách sử dụng acid aspartic và cysteine.
Cơ chế sinh tổng hợp:Đầu tiên, acid aspartic bị biến đổi thành β-aspartatesemialdehyde rồi thành homoserine . Homoserine biến đổi thành O-succinyl
homoserine,sau đó chất này tác động lại với cystein tạo ra cystathionine,
cystathionine được tách ra tạo thành homocysteine.Cuối cùng methionine được tạo
ra từ homocysteine.
Các phản ứng sinh tổng hợp methionine:
Các enzym tham gia vào quá trình sinh tổng hợp methionine:
1. aspartokinase
2. β-aspartate semialdehyde dehydrogenase
3. homoserine dehydrogenase
4. homoserine O-transsuccinylase
5. cystathionine-γ-synthase
6. cystathionine-β-lyase
7. methionine synthase (ở các loài động vật có vú, enzym thay thế là
homocysteine methyltransferase)
Cả hai enzym cystathionine-γ-synthase và cystathionine-β-lyase đều cần coenzym
là pyridoxal-5'-phosphate, trong khi đó homocysteine methyltransferase cần
coenzym là vitamin B12
Các con đường hóa sinh khác:
Mặc dù methionine không được tổng hợp ở các loài động vật có vú, chúng có thể
sử dụng methionine trong nhiều con đường sinh hóa khác nhau:
Sự tạo homocysteine:
Methionine được chuyển hóa thành S-adenosylmethionine (SAM) nhờ
methionine adenosyltransferase.
SAM đóng vai trò là chất cung cấp nhóm methyl trong nhiều phản ứng cần
enzym methyltransferase, và nó bị biến đổi thành S-adenosylhomocysteine
(SAH).
Adenosylhomocysteinase biến đổi SAH thành homocysteine.
Đến đây có hai khả năng tiếp theo: homocysteine được sử dụng để tái tạo
methionine, hoặc được dùng để tổng hợp cysteine.
Tái tạo methionine
Methionine có thể được tái tạo từ homocysteine nhờ phản ứng được xúc tác
bởi enzym methionine synthase, phản ứng này cần coenzym Vitamin B12
Homocysteine có thể bị methyl hóa trở lại bởi glycine betaine (N,N,Ntrimethyl glycine, TMG) để trở thành methionine nhờ sự xúc tác của enzyme
betaine-homocysteine methyltransferase (E.C.2.1.1.5, BHMT). BHMT chiếm
1.5% trong tổng các proten tan được trong nước của gan, và nghiên cứu gần
đây cho thấy nó có thể có ảnh hưởng nhiều hơn methionine synthase trong
việc giữ cân bằng nồng độ methionine và homocysteine trong cơ thể.
Sự chuyển hóa thành cysteine
Homocysteine có thể được chuyển hóa thành cysteine.
Cystathionine-β-synthase (một enzym phụ thuộc PLP) kết hợp homocysteine
với serine để tạo thành cystathionine. Thay vì bị thoái hóa bởi enzym
cystathionine-β-lyase, trong con đường sinh tổng hợp này, cystathionine bị
bẻ gãy thành cysteine và α-cetobutyrate nhờ enzym (6) cystathionine-γlyase.
Enzyme α-cetoacid dehydrogenase biến đổi α-cetobutyrate thành propionylCoA, rồi được chuyển hóa thành succinyl-CoA qua ba giai đoạn (xem
propionyl-CoA).
4. Ứng dụng
Trong các quá trình sinh hóa, methionine chuyển đổi thành SAM(Sadenosylmethionine). SAM được nghiên cứu là có hiệu quả trong điều trị viêm
khớp, giảm stress và chứng trầm cảm,cải thiện chức năng gan. Methionine tăng
cường tổng hợp glutathion và được sử dụng thay thế cho acetylcysteine để điều trị
ngộ độc paracetamol, đề phòng tổn thương gan. Biệt dược lobamine với hoạt chất
là methionine rất được ưa chuộng để giải độc gan. Methionine là một acid amin có
chứa lưu huỳnh có tác dụng bảo vệ đặc hiệu tế bào gan, là yếu tố hướng mỡ
(lipotrope), tác nhân methyl hóa và sulfur hóa, ngoài ra còn có tác dụng chống
nhiễm độc. Methionine còn được dùng như là một yếu tố ngăn ngừa tế bào gan
thoái hóa mỡ. Tuy nhiên ở những người đã bị suy gan, methionine có thể làm cho
tổn thương gan nặng. Methionine còn là chất tạo vị, nó được dùng để tạo vị ngọt
của một số loại sản phẩm.
III. Cystine
1. Định nghĩa
Là 1 amino acid dạng nhị trùng được tạo thành khi 2 phân tử Cysteine liên kết với
nhau nhờ liên kết disulfua
Công thức phân tử : C6H12N2O4S2
Công thức cấu tạo : (SCH2CH(NH2)CO2H)2
Cấu trúc không gian:
Khối lượng phân tử: 240.30 g/mol
Điểm đẳng điện pI: 4.8
2. Nguồn gốc
- Cystine được phát hiện ra năm 1810 bởi William Hyde Wollaston nhưng lúc đó
nó chưa được nhận ra là 1 thành phần của proteins mãi đến khi nó được phân lập từ
sừng bò năm 1899.
- Trong việc hình thành liên kết disulfua bên trong và giữa các phân tử protein,
cystine là một thành phần quan trọng của cấu trúc bậc 3 protein.
- Cystine được tìm thấy nhiều ở các tế bào của hệ miễn dịch, có nhiều trong chất
sừng, protein của móng tay da và tóc. Tóc người có khoảng 5% lượng cystine. LCystine là một chế phẩm amino acid tự nhiên có sẵn khoảng 20% trong Cervus
Cornu (nhung hươu). Đồng thời, 1 số thực phẩm như trứng, thịt, sản phẩm sữa
cũng là nguồn cung cấp cystine rất tốt .
3. Lý tính
- Cystine là chất rắn không màu
- khó khăn để hòa tan trong nước, tan trong rượu, benzene, ether, chloroform, hòa
tan trong acid và alkali.
- Nóng chảy ở 247-249 °C
- Liên kết disulfua có thể bị phá hủy ở 150oC, đăc biệt ở độ ẩm thấp (khoảng dưới
20%)
4. Hóa tính
Là 1 acid amin nên Cystine có các tính chất thông thường của 1 acid amin như:
- Có tính điện ly lưỡng cực nên có thể tác dụng cả với acid và base :Phản ứng với
acid Nitro HNO2
- Phản ứng với Formol ( Formaldehyd)
- Phản ứng desamin hoá
+ Desamin hoá theo phản ứng thuỷ phân
+ Desamin hoá theo phản ứng khử
+ Desamin hoá theo phản ứng oxy hoá
+ Desamin hoá theo phản ứng khử nội phân tử
- Phản ứng chuyển hoá gốc –COOH: Decarboxyl hoá Phản ứng chuyển hoá gốc
R2- Tạo phức với kim loại nặng
- Sự tạo thành ester
Các gốc hoá học trong phân tử Cystine còn có thể thực hiện các phản ứng:
+ Phản ứng tạo muối do nhóm –NH2, -COOH
+ Phản ứng oxy hoá khử do nhóm -S-S Phản ứng alkyl hoá, acid hoá, ester hoá
do nhóm –NH2, -OH, -COOH
+ Phản ứng amid hoá do nhóm –COOH Phản ứng khử amin hoá do có nhóm
NH2 + Phản ứng phosphoryl hoá và sulfo hoá do nhóm –OH
Đặc biệt, do liên kết disulfua dễ bị khử tạo ra thiol và cystein, ta có thêm phản ứng
chuyển hoá từ Cystine sang Cysteine : (SCH2CH(NH2)CO2H)2 + 2RSH →
2 HSCH2CH(NH2)CO2H + RSSR
5. Ứng dụng
- Cystine có công dụng gần giống như glutathione là vận chuyển các độc tố từ
gan.. Nó bảo vệ gan và nảo chống lại chất độc của rượu và thuốc lá và có thể
ngăn cản có hiệu quả trong việc ngăn cản dư vị khó chịu do dùng thức uống có
nồng độ cồn cao
- L-Cystine là một amino acid tự nhiên, có tác dụng tăng chuyển hóa protein.
Ngoài ra trong thành phần có chứa gốc -SH, có tác dụng khử các gốc tự do, là
tác nhân đóng vai trò chủ yếu trong nhiều bệnh thoái hóa và lão hóa (như đục
thủy tinh thể, đái đường, ung thư, viêm gan, viêm khớp...). Do vậy L-Cystine
có tác dụng chống lão hóa, tăng tuổi thọ.
- L-cystine là một thành phần cơ bản của các hiện bộ (18% trong tóc, 14% trong
móng) và chiếm một tỷ lệ ít hơn trong da (2 đến 4%). L-cystine tham giam vào
quá trình tổng hợp kératine (chất sừng) của tóc và móng. Nó thúc đẩy sự sinh
trưởng của các tế bào mầm ở các vùng tạo chất sừng và có ảnh hưởng đến sự
tăng trưởng của các hiện bộ. Tác động này đã được chứng minh qua các thử
nghiệm có đánh dấu bằng đồng vị phóng xạ ở các nhân của tế bào mầm. Ở
người, các nồng độ cao của cystine, đặc biệt là ở tóc, đạt được sau khi uống
thuốc từ 4 đến 6 tuần.
- L-Cystine có đủ trong hắc tố bào sẽ tác dụng với dopaquinone tạo ra
cystinydopa có tác dụng điều chỉnh sự cấu tạo hắc tố ở da.
- L-Cystine ứng chế Collagenase-ezym phá hủy chất tạo kẹo, làm hư hại giác
mạc. Collagenase được tạo thành ở nơi tổn thương giác mạc gây ra do chấn
thương, hóa chất, virus hoặc vi khuẩn
- L-Cystine là một chế phẩm amino acid tự nhiên có sẵn khoảng 20% trong
Cervus Cornu (nhung hươu) giúp tăng cường sinh lực và có tác dụng chống
viêm nhờ chứa gốc -SH trong đó. Nó có tác dụng phân giải keratin, đào thải
melanin và giải độc, do đó có hiệu quả điều trị đặc biệt trên chứng mụn nhọt,
sạm da, da biến màu và hiệu quả kháng dị ứng cũng như ngăn ngừa các tổn
thương gan.
- Cystine có nhiều trong chất sừng, protein của móng tay da và tóc. Thỉnh thoảng
cystine được bán ở các cửa hang như là những sản phẩm chống lão hóa vì nó
kích thích sự tạo thành collagen và làm mịn da. Bổ sung cystine vào dẩy nhanh
quá trình chữa lành vết bỏng, vết thương.
Vậy tóm lại một số ứng dụng của Cystine
Trong dược phẩm như thuốc chống viêm gan, bảo vệ gan trong nhiễm độc kim
loại nặng, chống loạn dưỡng da, chống rụng tóc, chống bệnh nghèo đạm và chống
nhiễm độc thai nghén. Ngoài ra cystine còn được dùng làm thuốc chống bỏng da
và viêm loét giác mạc, thuốc phòng và điều trị ung thư, thuốc bổ miễn dịch, thuốc
chống xơ hoá và thấp khớp, thuốc chống phóng xạ, phòng chất độc hoá học và hàn
gắn nhanh những vết thương, vết mổ v.v... thuốc chống bỏng thuốc chống viêm
gan thuốc chống rụng tóc
Đối với mỹ phẩm, cystine được làm thuốc trẻ hóa, thuốc sấy tóc bền, thuốc làm
mượt tóc v.v...
Đối với thực phẩm cystine trở thành loại thực phẩm cao cấp, được dùng vào sữa
khô, bánh mỳ khô và súp cao cấp.
Với ý nghĩa như vậy, cystine hiện nay trở thành thương phẩm có giá trị trên thị
trường Quốc tế, đặc biệt là các nước ở Tây âu và Nhật bản. Riêng ở Nhật mỗi năm
tiêu thụ lên tới 500 tấn cysteine.
6. Công nghệ sản xuất Cystine từ nguồn phế liệu
Trong các công nghệ phổ biến sản xuất amino acid bằng con đường vi khuẩn,
nấm men, con đường tổng hợp enzyme, con đường tổng hợp hoá học, thì cystine
vẫn đang được tách chiết từ nguồn nguyên liệu giàu cystine và trong năm 1980,
thế giới đã sản xuất được 700 tấn dạng L-cystine. Dưới đây chỉ trình bày việc sản
xuất cystine và các amino acid từ nguồn phế liệu là lông gà, lông cánh vịt lông lợn
và tóc vụn. Quá trình tách chiết phải trải qua 11 công đoạn sau đây:
+ Công đoạn 1: Thuỷ phân bằng HCl ở 100oC.
+ Công đoạn 2: Trung hoà dịch thuỷ phân bằng Na2CO3
+ Công đoạn 3: Lắng , lọc và thu tủa.
+ Công đoạn 4: Hoà tan tủa bằng HCl 5%, thu lấy dịch trong.
+ Công đoạn 5: Xử lý than hoạt tính.
+ Công đoạn 6: Trung hoà NaOH, thu cystine thô.
+ Công đoạn 7: Đến công đoạn 11 lặp lại các bước trên để thu được cystine sạch
và cuối cùng phải xác định sản phẩm bằng một trong những phương pháp khác
nhau thường sử dụng trong phòng thí nghiệm. Bằng công nghệ trên họ đã thu được
hàm lượng cystine từ tóc là 6%; từ lông cánh vịt 2,3%; lông gà 3,5% và lông lợn
2,13% (tính theo hàm lượng amino acid tổng số).
IV. Cystein
1. Định nghĩa
- Cysteine là một α-amino acid, là một aa thay thế, do đó con người có thể tổng
hợp
- Cysteine hay Cys - CTPT: C3H7NO2S
- Khối lượng phân tử: M = 121.16 g/mol. pI=5.07
- CTHH: HO2CCH(NH2)CH2SH
- Cấu trúc không gian:
- Đơn vị mã: UGU and UGC
2. Nguồn gốc
Là một trong những 20 aa đã tìm thấy trong protein động vật. Chỉ có đồng phân-L
tham gia sinh tổng hợp trong protein động vật có vú. Nó có nhiều trong protein của
tóc, móng, chất sừng của da.
Cystein được tách ra từ nước thải sỏi thận – 1810, từ mô sừng – 1899. Sự biến đổi
của cystine thành cystein được công bố vào năm 1884. Cystine và cysteine có thể
chuyển đổi qua lại, cysteine được tổng hợp trong cơ thể từ serine và methionine.
Được tìm thấy trong thức ăn chứa protein cao, bao gồm:
+ Động vật: thịt làm xúc xích, lạp xưởng; thịt gà, vịt, lợn; thịt hộp và trong thịt
cóc với số lượng ít. Ü
+ Thức ăn chay : -Từ động vật: trứng, sữa, whey protein, phomat, yogurt.
-Từ thực vật: ớt, củ tỏi, củ hành, bông cải xanh, cải bruxen, yến
mạch, mầm lúa mì.
Trong công nghệ: Hiện nay, L-cysteine có thể được tinh chế bằng cách thủy phân
tóc ở người, lông. Thủy phân sừng tê giác cho các acid amin là Tyrosin, axit
tiolactic, cysteine.
VD: Nghiên cứu quy trình công nghệ bán tổng hợp N-axetyl-L-cystein từ L-cystein
chiết xuất từ tóc, phụ phẩm móng, sừng, lông gia súc làm nguyên liệu sản xuất
thuốc. Định hướng mục tiêu Nội dung nghiên cứu Dự kiến kết quả Thời gian
Phương thức, phương án tổ chức thực hiện:
- Nghiên cứu xây dựng qui trình công nghệ thuỷ phân tóc, móng, sừng, lông gia
súc để sản xuất L-cystein.
-Nghiên cứu và triển khai qui trình bán tổng hợp N-axetyl-L-cystein từ L-cystein.
- Nghiên cứu các điều kiện thuỷ phân các nguồn keratin.
- Tinh chế L-cystein thu được đạt tiêu chuẩn kỹ thuật cho quá trình bán tổng hợp
N-axetyl-L-cystein và đạt tiêu chuẩn dược điển Anh.
- Nghiên cứu phản ứng axetyl hoá và khử hoá L-cystein điều kiện PTN và pilot. Nghiên cứu tách và tinh chế N-axetyl-L-cystein từ hỗn hợp phản ứng.
- Kiểm nghiệm L-cystein và N-axetyl-L-cystein theo tiêu chuẩn dược điển Anh. Nghiên cứu đánh giá độ ổn định của nguyên liệu
- Qui trình công nghệ thuỷ phân tóc, móng, sừng, lông gia súc để sản xuất Lcystein qui mô 5kg/mẻ.
- Qui trình công nghệ bán tổng hợp N-axetyl-L-cystein từ L-cystein qui mô
500g /mẻ. - 70 kg L-cystein đạt tiêu chuẩn dược điển Anh.
- 30 kg N-axetyl-L-cystein đạt tiêu chuẩn dược điển Anh
3. Lý tính
- Tồn tại ở thể rắn, lỏng, khí.
- Cysteine được phân loại là một acid amin háo nước, do khả năng phản ứng của
thiol.
- Cysteine là một cấu trúc quan trọng cấu thành những protein và enzyme. Là tiền
thân của taurine, hình thành coenzyme A từ vitamin pantothenic acid và hình
thành tripeptide glutathione. Có khả năng là độc tố và được kích thích ở đường
ruột, huyết thanh.
- Ngược lại, Cysteine tham gia trong suốt quá trình tiêu hóa giống như Cystine chất ổn định đường ruột. Cystein được dùng như một chất gia tăng độ nhão
trong bột khi nướng bánh.
4. Hóa tính
- Phản ứng carboxyl hóa tạo nhóm –COOH ở các acid hữu cơ
+ Phản ứng mất amin (desamination)
•
Phản ứng oxy hóa
•
Phản ứng khử
•
Phản ứng thủy phân
- Phản ứng tạo glucoside xảy ra khi tổng hợp tryptophan
- Phản ứng methyl hóa (gắn nhóm –CH3)
- Phản ứng ether hóa, ester hóa
- Phản ứng mất nước
- Phản ứng tách: khi tổng hợp các chất chỉ được chuyển đổi và tạo ra các hợp
chất trung gian, sau đó được biến đổi để tạo thành chất mới
- Phản ứng kết hợp (ngưng tụ, cô đặc)
- Phản ứng amin hóa
- Phản ứng acetyl hóa tạo acetylCoA
- Phản ứng amylin hóa: cắt bột thành đường Các phản ứng này được thực hiện
trong các ngành công nghiệp để sản xuất ra các sản phẩm cần thiết.
Ảnh hưởng của nhóm chức sulfhydryl hay thiol:
- Do lưu huỳnh và oxy thuộc về cùng một nhóm trong bảng tuần hoàn các
nguyên tố nên chúng chia sẻ một số thuộc tính liên kết hóa học tương tự nhau.
=> Tính chất hóa học của các hợp chất chứa nhóm sulfhydryl là tương tự như của
các rượu; các thiol tạo ra các thioete, thioaxetal và thioeste, trong đó các nguyên tử
oxy có nguồn gốc trong rượu được thay thế bằng nguyên tử lưu huỳnh trong các
hợp chất tương tự chứa oxy là ete, axetal và este.
- Nguyên tử lưu huỳnh trong nhóm sulfhydryl có ái lực hạt nhân hơn so với
nguyên tử oxy trong rượu. Nhóm S-H có tính acid rõ nét (pKa thông thường
khoảng 10-11).
=> Trong môi trường base thì các anion thiolat được tạo ra và nó là anion có ái lực
hạt nhân rất mạnh. Nhóm (hoặc anion tương ứng của nó) dễ bị oxi hóa bởi các chất
oxi hóa như brom, tạo ra disulfua hữu cơ R-S-S-R, hoặc bởi các chất oxi hóa mạnh
hơn như natri hypoclorit, tạo ra các axit sulfonic R-SO3H.
- Do có sự chênh lệch về độ âm điện nhỏ giữa lưu huỳnh và hydro, liên kết S-H
trên thực tế gần như là liên kết cộng hóa trị không phân cực. Các thiol ít bị liên
kết bởi các liên kết hydro . Chúng có điểm sôi thấp hơn và hòa tan ít hơn trong
nước và các dung môi phân cực khác khi so sánh với rượu có cùng một gốc.
Vai trò nhóm chức sulfhydryl hay thiol:
- Đóng vai trò quan trọng trong các hệ sinh vật.
- Khi các nhóm sulfhydryl của hai phần còn lại của cysteine (trong đơn phân tử
hay trong khối đa phân tử) được đưa lại gần nhau trong quá trình tạo protein,
phản ứng oxi hóa có thể tạo ra một đơn vị cystine với liên kết disulfua (-S-S-).
+Các liên kết disulfua, một yếu tố chính trong:
• Hình dạng và chức năng của bộ xương, chuỗi liên kết protein Như góp phần vào
cấu trúc cấp ba của protein nếu như các cysteine là một phần của cùng một chuỗi
peptit, cấu trúc cấp bốn của các protein nhiều đơn vị bằng cách tạo ra các liên kết
không cộng hóa trị tương đối mạnh giữa các chuỗi peptit khác nhau.
• Sự ổn định cao về cấu trúc protein như chất sừng
- Tạo ra các liên kết không cộng hóa trị với chất nền của enzym, góp phần vào
hoạt động xúc tác như papain – enzyme từ nhựa cây đu đủ được dùng để làm
cho thịt mềm.
Chức năng sinh học:
- Nhóm thiol là nhóm ưa nhân và dễ bị oxi hóa. Phản ứng tăng lên khi nhóm thiol
bị ion hóa, và Cysteine còn lại trong protein có giá trị pKa trung tính.
Tiền thân của chất chống oxihóa glutathione
- Bởi vì nhóm thiol có khả năng chịu đựng được phản ứng oxi hóa-khử nên
cysteine được cho là chất chống oxihóa của các protein. Điển hình nhất là
tripeptide glutathione.
5. Sinh tổng hợp và ứng dụng
- Ở động vật, sinh tổng hợp bắt đầu từ aa Serine. Sulfur được nhận từMethionine
được biến đổi thành homocysteine giữa S-adenosylmethionine và Cystathionine
beta-synthase. Sau đó homocysteine kết hợp với serine hình thành thioether
cystathionine không đối xứng. Enzyme cystathionine gammalyase biến đổi
cystathionine thành Cystein và alpha-ketobutyrate. Trong vi khuẩn Cysteine
sinh tổng hợp lần nữa bắt đầu từ serine – đuợc biến đổi thành O-acetylserine bởi
enzyme serine transacetylase. Enzyme O-acetylserine (thiol)-lyase sử dụng
sulfide biến đổi thành Cysteine, giải phóng acetate.
- Homocystein dị hoá cho đường chuyển sulfur cho cysteine, enzyme xúc tác là
beta synthase và B6 là đồng yếu tố.
- Quastel và Wheatley1 đã chứng minh rằng cysteine và glutathione đẩy mạnh
quá trình lên men aerobic trong bánh men bia. Cysteine ngăn chặn sự hô hấp
trong nguyên liệu, kết quả được bánh men bia Thụy Điển.
- Bảo quản sữa được lâu bằng phương pháp thanh trùng ở nhiệt độ cao khoảng
115oC trong 15 - 20 giây. Dưới tác động của nhiệt sẽ giải phóng các gốc - SH tự
do từ các axit amin chứa S như Cysteine và Cystine. Các nhóm - SH sẽ làm
thay đổi điện thế oxy hoá - khử, làm rối loạn sự phát triển của các vi sinh vật,
nhất là đối với các vi khuẩn, đồng thời có vai trò bảo vệ các chất béo chống lại
sự oxy hóa.
- Xem thêm -