Белки – это сложные высокомолекулярные органические соединения, состоящие из аминокислот и являющиеся основным компонентом, обеспечивающим выполнение процессов жизнедеятельности всех живых организмов.
Первое белковое вещество было выделено более трехсот лет назад, но впервые предположение о широком распространении белков в живой природе и их значении для жизни высказал голландский ученый Мульдер в начале XIX века.
Большое количество белков, разнообразных по свойствам и функциям, входит в состав тканей любого организма. Белки образуют основу опорных тканей, таких как сухожилия, кости, копыта и т.д. Белки входят в состав кожных придатков – волос, перьев, чешуи, ногтей.
Белок миозин является основным сократительным веществом мышц. Бактериальные токсины, змеиные яды, антитела и некоторые гормоны также представляют собой белковые соединения.
Бесчисленные химические реакции, обеспечивающие материальную основу процессов жизнедеятельности, не могут происходить без участия белков, которые являются ферментами, стимулирующими эти процессы.
Белки широко применяются в медицине. Препараты, изготовленные из белков сыворотки крови животных, отдельные белковые фракции кровяной сыворотки человека, частичные гидролизаты белков растительного и животного происхождения повсеместно распространены в клинической практике.
Кроме того, данные о содержании белка в организме человека, являются важным диагностическим критерием. Например, наличие белка в моче, выявленное в результате биохимического анализа, свидетельствует о развитии почечных заболеваний или их обострении.
Одним из основных лабораторных показателей, отражающих состояние гомеостаза, является общий белок крови. Этим термином обозначается все число белков, содержащихся в сыворотке крови.
Норма содержания общего белка в крови колеблется в зависимости от возраста человека и составляет у взрослых в среднем - 65,0 - 85,0 г/л. С-реактивный белок (СРБ), обнаруженный в крови является неспецифичным индикатором воспаления в организме.
Химический состав белков колеблется в значительных пределах, но в среднем белки содержат:
- углерод - от 50,6 до 54,5%;
- кислород – от 21 до 23,5%;
- азот – от 15 до 19%;
- серу – от 0,3 до 2,5%;
- водород – около 7%.
Помимо этого, в некоторых белках содержится фосфор, а иногда галогены.
Структура белков имеет в основе полипептидную цепь из аминокислотных остатков, соединенных в определенной последовательности пептидными связями. Все белки в основном построены из двадцати стандартных аминокислот и отличаются друг от друга только порядком соединения аминокислотных звеньев.
В природе существует огромное разнообразие белков. Их можно классифицировать по множеству признаков. Строение, функции – лишь незначительная часть определительных характеристик белка. Это нередко является причиной того, что одни и те же белки бывают отнесены в разные классы.
Все известные в настоящее время белки делятся на две группы: простые белки и сложные. Разница между ними заключается в наличии в структуре сложных белков неаминокислотных (небелковых) химических групп. Простые же белки не содержат в своей молекуле никаких составных частей, а только аминокислоты. Простые белки называют еще протеинами, а сложные – протеидами.
К протеинам относятся: альбумины (например, сывороточный альбумин крови, альбумин молока, яичный альбумин), глютелины и проламины, содержащиеся в злаках, глобулины, протамины и гистоны. Группа склеропротеинов, в которую входят белки, выполняющие преимущественно опорные функции: коллагены, проколлагены, эластины, кератины, также относится к протеинам.
Сегодня различают несколько классов сложных белков, или протеидов. Разнятся они в зависимости от особенностей химической природы простетических (небелковых, неаминокислотных) групп. Среди них липопротеины, простетическая группа в структуре которых представлена липидами; гликопротеины, содержащие углеводы; металлопротеины, содержащие металлы (Fe,Zn и другие); флавопротеины, гемопротеины, фосфопротеины.
Кроме того, белки различают по тому, какие биологические функции они выполняют: ферментные, регуляторные, транспортные, защитные, структурные, сократительные, двигательные, запасные, пищевые.
Роль защитных белков (антител) заключается в нейтрализации чужеродных белков, микроорганизмов и вирусов, попавших в организм.
Структурные белки выполняют опорную функцию, придавая прочность биологическим структурам, скрепляя их.
Сократительные белки обеспечивают клеткам и организмам возможность к сокращению, передвижению и изменению формы.
Транспортные белки плазмы крови разносят по организму комплексы или отдельные молекулы микроэлементов, кислорода, витаминов, гормонов.
Биосинтез белка протекает в четыре этапа. После инициации полипептидной цепи происходит элонгация (увеличение) ее длины. На третьем этапе полипептидная цепь высвобождается из рибосомы, а на заключительном - белок принимает свою пространственную конформацию. Синтезированный белок с помощью содержащейся на N-конце полипептидной цепи сигнальной последовательности аминокислот доходит до места своего назначения.