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半胱氨酸（L- Cysteine）是一种非必需氨基酸，但是具有超强的生化作用，它的基本化学构成包括氨基、氮、碳、氧和氢再加上含硫的巯基。“巯基”，是常见的抗菌剂乙汞硫水杨酸钠(商品名硫柳汞 注1)，表明这个化合物含有硫和氢原子结合在一起。自从古希腊人应用大蒜在医疗上，元素硫已被用来治疗各种各样的疾病。半胱氨酸具有比大蒜含有更高品质的硫，所以原来许多应用硫的地方被半胱氨酸所替代。
半胱氨酸的巯基集聚在胱氨酸分子的末端。巯基化合物不仅可以防止敏感组织的氧化作用，而且当它遇到导致老化和癌细胞时，首先与这些细胞进行氧化作用，帮助肌体内清理这些有害作用的化学物质和致癌物质，起到保护身体的作用。它的衍生物N-乙酰半胱氢酸和谷胱甘肽是极强有力的化合物。
研究表明，半胱氨酸的乙酰化的形式是人体最好的吸收形式。D-胱氨酸和D-半胱氨酸的形式具有毒害作用，不适合人类使用。
人体中半胱氨酸要与其他氨基酸的水平保持平衡，当体内的苯丙氨酸和色氨酸水平高，应该警惕半胱氨酸水平会有减少的可能性。半胱氨酸水平的下降，肌体内的抗氧化能力也会降低，会导致免疫力的下降和肌体的老化。血液中氨基酸、维生素、微量元素和脂肪酸的水平，应该由医生经常测量和监控，优化肌体的状态，并满足身体的需求。
半胱氨酸是由蛋氨酸转化而来的，它是双键形式。是一个极不稳定的分子，并迅速转化为胱氨酸。半胱氨酸，也像所有的含硫氨基酸一样，在代的过程中，需要足够的吡哆醇（维生素B6），氰钴胺（维生素B12)和叶酸。半胱氨酸可以由蛋氨酸转化为N-乙酰半胱氨酸(NAC)、牛磺酸、维生素B1、辅酶A和许多其他有机的硫分子，供给细胞的需要。
半胱氨酸在转化的过程中，高剂量的维生素B6对肾肿瘤、甲状腺和半乳糖血症具有治疗的作用； 如果维生素B6缺乏，可以引起蛋氨酸在转换半胱氨酸中出现障碍，会引发胱硫醚尿症。如果不纠正维生素B6缺乏，也可以导致精神发育迟滞、血小板减少和身体内的酸碱度(pH)值水平的失衡。
美国国家科学院尚未建立半胱氨酸的每日摄入量的要求，由于蛋氨酸和半胱氨酸都是提高谷胱甘肽水平的，所以每天都是需要摄取蛋氨酸和半胱氨酸的。
蛋氨酸和半胱氨酸的每日最低的摄入量要求，儿童每公斤体重为22毫克/公斤，成人每公斤体重为10毫克/公斤。一些研究人员认为，只要5毫克/公斤的半胱氨酸就能满足日常的需要，这大约是每天需要补充350毫克的半胱氨酸；对最低要求总含硫氨基酸（牛磺酸、半胱氨酸和蛋氨酸）的要求， 经对从体求的调查， 可高达 1400 毫克/天。世界卫生组织（WHO）建立了一个初步的对含硫氨基酸（主要是以蛋氨酸计）的要求， 每天每公斤体重要求补充13毫克/公斤的含硫氨基酸，也就是70公斤的成年男性，每天需要补充910毫克的含硫氨基酸，这个要求也需要根据性别、年齡及饮食而定。
半胱氨酸最好的食物来源是鸡蛋、肉类、奶制品、谷物和豆类。然而，食品中的半胱氨酸存在于食物的液体中，所以食物中准确的半胱氨酸水平是难以测定的。但是在食物的胱氨酸水平是可以准确测定的。一般说，含量高的胱氨酸食物就是含量高的半既氨酸食物。素食者往往是缺乏半胱氨酸的，会导致低蛋白，出现营养不良的状况。
半胱氨酸和维生素C是身体的抗氧化剂，保护细胞膜免受脂质氧化的危险，并且具有解毒和杀菌的作用。谷胱甘肽是免疫系统中许多重要的组成元素；但是在进行动物实验中发现，如鼠类动物它们的体内不同于我们人类，它们不能合成维生素C,同时产生谷胱甘肽的数量也很少。
半胱氨酸在其他工业方面也有非常重要的用途，如在农业上可以制作杀虫剂、除草剂：在整形外科手术中及医药生产中都有广泛的应用。
当半胱氨酸没有转换成左旋胱氨酸，积累在体内是有害的，以致导致肾脏功能障碍和肾结石。这种症状常常发生在具有一种遗传性胱氨酸病患者中（或称为范科尼氏综合症)。胱氨酸症的儿童常常是在十岁左右死于肾衰竭，积累的成千上万的胱氨酸微小的结晶嵌入许多器官，体内的胱氨酸水平大约是正常值的100倍。虽然胱氨酸的结晶没有办法清除。但是，半胱氨酸衍生品称为半胱胺（又称巯基乙胺—mercaptoethylamine)可以快速消除细胞中的过度的左旋胱氨酸。过度的左旋胱氨酸会引起消化道溃疡、发烧、皮疹、嗜睡、降低中性粒的计数。(中性加胞是白细的主要组成导致胱氨酸过剩的原因，我们觉得是由于临床医生在治疗脱发，或最降低体内一种坏的胆固醇（very low density lipoproteins，极低密度脂蛋白，简称VLDL）的过程中，使用了左旋胱氨酸。
在减少肌体内有害的化学物质或是抗氧化治疗时，通常使用胱氨酸转化成半胱氨酸的氧形式比直接使用半胱氨酸的效果好。
L-半胱氨酸和L-胱氨酸都是不容易吸收的形式。补充6克的胱氨酸不会提升血液中的胱氨酸水平。而半胱氨酸的氧化形式可以分解蛋白质，会导致羟基赖氨酸( hydroxylysines)的增加，它是一种有毒的赖氨酸形式。口服胱氨酸对肌体各种生物参数没有显著的影响。但是，L-半胱氨酸进行乙酰化以后，成为N-乙酰半胱氨酸(N- acetyl- cysteine )是最好的吸收形式。