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半胱氨酸（L- Cysteine）是一種非必需氨基酸，但是具有超強的生化作用，它的基本化學構成包括氨基、氮、碳、氧和氫再加上含硫的巰基。“巰基”，是常見的抗菌劑乙汞硫水楊酸鈉(商品名硫柳汞 注1)，表明這個化合物含有硫和氫原子結合在一起。自從古希臘人應用大蒜在醫療上，元素硫已被用來治療各種各樣的疾病。半胱氨酸具有比大蒜含有更高品質的硫，所以原來許多應用硫的地方被半胱氨酸所替代。
半胱氨酸的巰基集聚在胱氨酸分子的末端。巰基化合物不僅可以防止敏感組織的氧化作用，而且當它遇到導致老化和癌細胞時，首先與這些細胞進行氧化作用，幫助肌體內清理這些有害作用的化學物質和致癌物質，起到保護身體的作用。它的衍生物N-乙酰半胱氫酸和谷胱甘肽是極強有力的化合物。
研究表明，半胱氨酸的乙酰化的形式是人體最好的吸收形式。D-胱氨酸和D-半胱氨酸的形式具有毒害作用，不適合人類使用。
人體中半胱氨酸要與其他氨基酸的水平保持平衡，當體內的苯丙氨酸和色氨酸水平高，應該警惕半胱氨酸水平會有減少的可能性。半胱氨酸水平的下降，肌體內的抗氧化能力也會降低，會導致免疫力的下降和肌體的老化。血液中氨基酸、維生素、微量元素和脂肪酸的水平，應該由醫生經常測量和監控，優化肌體的狀態，并滿足身體的需求。
半胱氨酸是由蛋氨酸轉化而來的，它是雙鍵形式。是一個極不穩定的分子，并迅速轉化為胱氨酸。半胱氨酸，也像所有的含硫氨基酸一樣，在代的過程中，需要足夠的吡哆醇（維生素B6），氰鈷胺（維生素B12)和葉酸。半胱氨酸可以由蛋氨酸轉化為N-乙酰半胱氨酸(NAC)、牛磺酸、維生素B1、輔酶A和許多其他有機的硫分子，供給細胞的需要。
半胱氨酸在轉化的過程中，高劑量的維生素B6對腎腫瘤、甲狀腺和半乳糖血癥具有治療的作用； 如果維生素B6缺乏，可以引起蛋氨酸在轉換半胱氨酸中出現障礙，會引發胱硫醚尿癥。如果不糾正維生素B6缺乏，也可以導致精神發育遲滯、血小板減少和身體內的酸堿度(pH)值水平的失衡。
美國國家科學院尚未建立半胱氨酸的每日攝入量的要求，由于蛋氨酸和半胱氨酸都是提高谷胱甘肽水平的，所以每天都是需要攝取蛋氨酸和半胱氨酸的。
蛋氨酸和半胱氨酸的每日最低的攝入量要求，兒童每公斤體重為22毫克/公斤，成人每公斤體重為10毫克/公斤。一些研究人員認為，只要5毫克/公斤的半胱氨酸就能滿足日常的需要，這大約是每天需要補充350毫克的半胱氨酸；對最低要求總含硫氨基酸（牛磺酸、半胱氨酸和蛋氨酸）的要求， 經對從體求的調查， 可高達 1400 毫克/天。世界衛生組織（WHO）建立了一個初步的對含硫氨基酸（主要是以蛋氨酸計）的要求， 每天每公斤體重要求補充13毫克/公斤的含硫氨基酸，也就是70公斤的成年男性，每天需要補充910毫克的含硫氨基酸，這個要求也需要根據性別、年齡及飲食而定。
半胱氨酸最好的食物來源是雞蛋、肉類、奶制品、谷物和豆類。然而，食品中的半胱氨酸存在于食物的液體中，所以食物中準確的半胱氨酸水平是難以測定的。但是在食物的胱氨酸水平是可以準確測定的。一般說，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，會導致低蛋白，出現營養不良的狀況。
半胱氨酸和維生素C是身體的抗氧化劑，保護細胞膜免受脂質氧化的危險，并且具有解毒和殺菌的作用。谷胱甘肽是免疫系統中許多重要的組成元素；但是在進行動物實驗中發現，如鼠類動物它們的體內不同于我們人類，它們不能合成維生素C,同時產生谷胱甘肽的數量也很少。
半胱氨酸在其他工業方面也有非常重要的用途，如在農業上可以制作殺蟲劑、除草劑：在整形外科手術中及醫藥生產中都有廣泛的應用。
當半胱氨酸沒有轉換成左旋胱氨酸，積累在體內是有害的，以致導致腎臟功能障礙和腎結石。這種癥狀常常發生在具有一種遺傳性胱氨酸病患者中（或稱為范科尼氏綜合癥)。胱氨酸癥的兒童常常是在十歲左右死于腎衰竭，積累的成千上萬的胱氨酸微小的結晶嵌入許多器官，體內的胱氨酸水平大約是正常值的100倍。雖然胱氨酸的結晶沒有辦法清除。但是，半胱氨酸衍生品稱為半胱胺（又稱巰基乙胺—mercaptoethylamine)可以快速消除細胞中的過度的左旋胱氨酸。過度的左旋胱氨酸會引起消化道潰瘍、發燒、皮疹、嗜睡、降低中性粒的計數。(中性加胞是白細的主要組成導致胱氨酸過剩的原因，我們覺得是由于臨床醫生在治療脫發，或最降低體內一種壞的膽固醇（very low density lipoproteins，極低密度脂蛋白，簡稱VLDL）的過程中，使用了左旋胱氨酸。
在減少肌體內有害的化學物質或是抗氧化治療時，通常使用胱氨酸轉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。補充6克的胱氨酸不會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質，會導致羥基賴氨酸( hydroxylysines)的增加，它是一種有毒的賴氨酸形式。口服胱氨酸對肌體各種生物參數沒有顯著的影響。但是，L-半胱氨酸進行乙酰化以后，成為N-乙酰半胱氨酸(N- acetyl- cysteine )是最好的吸收形式。