Selen: nguyên tố làm nên axit amin thứ 21

Selen làm nên axit amin thứ 21 thế nào

Axit amin là những viên gạch nối chuỗi lại thành protein. Mã di truyền là bộ quy tắc quyết định viên gạch nào ghép vào đâu. Quy tắc đó đọc theo từng cụm 3 chữ, gọi là codon. Mỗi cụm ứng với một axit amin, trừ 3 cụm đặc biệt mang nghĩa "dừng lại, protein đến đây là hết". UGA là một trong 3 cụm đó.

Ở một số ít gen, UGA lại không được đọc là dấu chấm hết. Tế bào đọc cụm ấy thành một axit amin tên selenocysteine, giống hệt cysteine nhưng thay nguyên tử lưu huỳnh bằng một nguyên tử selen. Đọc theo nghĩa nào là do một đoạn gập đặc biệt trên bản sao của gen quyết định. Không có đoạn gập ấy thì UGA vẫn là dấu chấm hết như thường.

Bộ gen người có 25 gen làm việc theo kiểu này. Sản phẩm của chúng đều là enzyme, loại protein giúp phản ứng hoá học trong tế bào chạy nhanh hơn.

Phần lớn số enzyme ấy chuyên dọn các chất độc sinh ra khi cơ thể đốt thức ăn lấy năng lượng. Ba trong bốn enzyme chuyên thêm bớt iod cho hormone tuyến giáp cũng nằm trong nhóm này. Thiếu selen, tế bào đọc gen tới UGA thì dừng, nên protein làm ra bị cụt.

Vì sao đất nghèo selen gây ra bệnh Keshan

Năm 1935, ở huyện Keshan tỉnh Hắc Long Giang, người ta ghi nhận một bệnh cơ tim lạ. Huyện này nằm ở vùng đông bắc Trung Quốc. Người bệnh suy tim, phù phổi, loạn nhịp, gặp nhiều nhất ở trẻ em và phụ nữ tuổi sinh đẻ. Bệnh được đặt theo tên huyện đó.

Vùng có bệnh trải thành một dải dài từ đông bắc xuống tây nam Trung Quốc, qua 2.953 xã thuộc 16 tỉnh, với hơn 60 triệu dân sống trong đó. Đợt nặng nhất là năm 1960 ở vùng Sở Hùng tỉnh Vân Nam, với tỉ lệ tử vong trên 98% số ca mắc.

Dải đất ấy hoá ra trùng với bản đồ đất nghèo selen. Cây trồng tại chỗ thiếu selen, người ăn cây trồng tại chỗ cũng thiếu theo.

Nhưng thiếu selen một mình chưa đủ. Thủ phạm trực tiếp là một loại virus vốn hiền, vào cơ thể thiếu selen thì đột biến thành dữ hơn. Cách chặn bệnh lại đơn giản, là bổ sung muối selen cho người dân trong vùng.

Ăn mấy hạt Brazil là vừa

Khuyến nghị của Mỹ cho người lớn là 55 microgam selen mỗi ngày, với ngưỡng an toàn tối đa 400 microgam. Châu Âu đặt mức đủ dùng cao hơn, 70 microgam, nhưng ngưỡng trên lại thấp hơn, 300.

100 g hạt Brazil chứa trung bình 1.917 microgam selen. Một khẩu phần 28 gam, chừng 6 tới 8 hạt, đã có 544 microgam, vượt ngưỡng an toàn của cả ngày.

Con số trung bình còn giấu một chuyện. Một nghiên cứu năm 1995 phân tích riêng từng hạt ở hai vùng trồng khác nhau của Brazil, và thấy chênh lệch hơn 10 lần giữa hai vùng.

Hạt cao nhất đo được lên tới 512 phần triệu. Một hạt nặng chừng 4–5 gam, nên ở mức ấy một hạt thôi đã chứa khoảng 2.000–2.500 microgam selen, gấp 5-6 lần ngưỡng an toàn của cả ngày. Vì vậy khuyến cáo dinh dưỡng thường nói ăn vài hạt mỗi ngày là đủ, đừng ăn cả nắm thường xuyên. Hạt trong tay có thể đến từ vùng đất giàu selen mà không ai biết trước.

Thừa selen lâu ngày có một dấu hiệu rất dễ nhận, là hơi thở có mùi tỏi, kèm rụng tóc và móng tay giòn, bong tróc.

Selen còn có mặt trong nhà tắm. Dầu gội trị gàu như nhãn Selsun, bán sẵn ở hiệu thuốc, dùng selen sulfua để diệt loại nấm làm bong tróc da đầu.

Hợp chất này khó tan trong nước nên da lành hấp thu rất ít, gội rồi xả sạch không làm tăng nồng độ selen trong máu. Bôi lên da đã trầy xước lại là chuyện khác. Selen khi đó ngấm được vào toàn thân và gây run tay, mệt mỏi, đau bụng.

Vì sao máy photocopy đầu tiên cần selen

Năm 1873, người ta phát hiện selen xám có một tính chất lạ. Trong bóng tối selen xám gần như cách điện, còn khi có ánh sáng chiếu vào thì dẫn điện. Gần 90 năm sau, tính chất đó thành cả một ngành công nghiệp.

Chester Carlson nghĩ ra nguyên lý chụp ảnh bằng tĩnh điện từ năm 1938, nhưng bản thử đầu tiên của ông dùng tấm kẽm phủ lưu huỳnh. Phải chuyển sang một cái trống hình trụ phủ selen thì nguyên lý đó mới thành máy bán được. Chiếc Xerox 914 ra mắt năm 1960.

Trống làm việc thế này. Trong bóng tối, máy nạp điện đều lên khắp mặt trống, rồi hắt ảnh của tờ giấy gốc lên trống. Chỗ ứng với phần giấy trắng bị ánh sáng chiếu vào nên xả hết điện. Chỗ ứng với nét chữ vẫn tối nên giữ nguyên điện, và chính những chỗ đó hút bột mực.

Từ thập niên 1980, selen bị thay dần bằng vật liệu hữu cơ, vì loại mới phủ được lên băng dẻo nên máy làm gọn hơn nhiều.

Selen khử màu xanh và nhuộm màu đỏ cho thuỷ tinh

Selen làm hai việc ngược nhau trong thuỷ tinh. Cả hai đều nhờ một tính chất, là hợp chất selen cho màu đỏ hồng.

Cát và nguyên liệu nấu thuỷ tinh luôn lẫn ít sắt, và sắt làm thuỷ tinh ngả xanh lục hoặc vàng. Thêm một chút hợp chất selen vào mẻ nấu, sắc đỏ sinh ra bù lại sắc xanh ấy, và thuỷ tinh ra gần như không màu. Còn khi muốn màu đỏ thật, người ta dùng hẳn hợp chất của selen với cadimi để nhuộm kính đỏ. Theo USGS, ngành thuỷ tinh dùng khoảng 20% lượng selen của thế giới năm 2024.

Nhưng thuỷ tinh không còn là chỗ dùng selen nhiều nhất. Chỗ dùng nhiều nhất giờ là luyện kim, chủ yếu là điện phân mangan, nghĩa là dùng điện tách kim loại ra khỏi dung dịch.

Thêm một ít selen đioxit vào bể điện phân thì tách mangan tốn ít điện hơn; cứ 1 tấn mangan tốn khoảng 2 kg selen đioxit. Trung Quốc luyện mangan nhiều nhất thế giới, nên cũng dùng selen đioxit nhiều nhất. Tính chung, luyện kim chiếm khoảng 40% lượng selen thế giới tiêu thụ, gấp đôi phần dành cho thuỷ tinh.

Bản thân selen cũng không có mỏ riêng. Selen nằm lại trong lớp bùn dưới đáy bể khi người ta tinh luyện đồng bằng điện phân, và được thu từ đó.

Cơ thể cần selen ít tới mức đo bằng phần triệu của một gam. Thiếu chừng ấy thôi, 25 loại protein sẽ bị đọc cụt ngay ở dấu chấm hết trong mã di truyền.

5 điều cần nhớ về selen

1. 1 Selenocysteine là axit amin duy nhất được mã hoá bằng UGA, vốn là tín hiệu "dừng" trong mã di truyền.
2. 2 Bộ gen người có 25 gen mã hoá protein chứa selen, phần lớn là enzyme chống oxy hoá và enzyme của tuyến giáp.
3. 3 Bệnh Keshan, bệnh cơ tim do đất nghèo selen, từng lưu hành ở vùng có hơn 60 triệu dân, và được chặn lại bằng cách bổ sung muối selen.
4. 4 Khuyến nghị mỗi ngày là 55 microgam, ngưỡng an toàn tối đa 400 microgam, mà một hạt Brazil có thể chứa nhiều gấp mấy lần ngưỡng đó.
5. 5 Máy photocopy thương mại đầu tiên chạy được là nhờ một cái trống phủ selen, giữ điện trong bóng tối và xả điện khi gặp ánh sáng.

Khối lượng nguyên tử theo CIAAW/IUPAC 2021; các giá trị còn lại từ PubChem (NCBI/NIH). Con số 25 selenoprotein theo Kryukov và cộng sự, Science 2003. Bệnh Keshan theo một bài tổng quan năm 2021 trên Frontiers in Pediatrics. Khuyến nghị 55 microgam và ngưỡng 400 microgam theo báo cáo năm 2000 của Viện Y học Hoa Kỳ, mức châu Âu theo EFSA. Hạt Brazil theo bảng dinh dưỡng USDA, mức chênh giữa hai vùng trồng theo Chang và cộng sự, Chemosphere 1995. Dầu gội selen sulfua theo WHO Model Formulary 2008, giới hạn phơi nhiễm nghề nghiệp theo sổ tay hoá chất CDC–NIOSH. Tỉ lệ 40% cho luyện kim và 20% cho thuỷ tinh theo USGS, Mineral Commodity Summaries 2025, số liệu năm 2024; một nguồn cũ hơn cho phần thuỷ tinh cao hơn nhiều, nên bài dùng số mới. Cơ chế đọc lại mã dừng, chuyện Berzelius và Gahn, hai mốc 1938 và 1960 của máy photocopy, cùng lượng selen oxide cho mỗi tấn mangan, theo các trang tổng hợp dẫn nguồn gốc. Đối chiếu lại lần cuối 12/09/2026.