Белки – это сложные органические вещества, выполняющие в клетке важные функции. Из всех органических веществ клетки 50–70 % приходится на белки. Оболочка клетки, все ее внутренние структуры построены с участием белковых молекул.

Белки транспортируют вещества клетки, они выполняют роль катализаторов, ускоряющих химические реакции, очень трудно представить себе хоть какой-то процесс в клетке, который бы обходился без участия белков (рис. 1).

Участие белков в различных процессах клетки

Рис. 1. Участие белков в различных процессах клетки (Источник)

Белки представляют собой гигантские полимерные молекулы, мономерами которых являются аминокислоты. В природе известно более 150 различных аминокислот, но в построении белков живых организмов участвуют только 20, их так и называют – волшебные аминокислоты. Благодаря особенностям своего химического строения аминокислоты соединяются друг с другом, образуя первичную структуру белка (рис. 2).

Рис. 2. Структура аминокислот

Уникальность или специфичность белка определяется в первую очередь последовательностью соединения аминокислот.

Линейных белков, в которых аминокислоты выстраивались бы в одну линию, в природе практически не существует. Благодаря образующимся водородным связям между разными частями молекулы белок приобретает пространственную или вторичную структуру.

Возьмем белок гемоглобина. Его вторичная структура – это спираль. И эта спираль тоже может изгибаться в пространстве, формируя, таким образом, третичную структуру белка. В результате такого многократного скручивания длинная и тонкая нить молекулы белка становится короче, толще и собирается в компактный комок – глобулу. Белок выполняет в клетке свои функции, только находясь в форме глобулы. У некоторых белков встречается еще более сложная форма – четвертичная структура (рис. 3).

Рис. 3. Четвертичная структура белка

Таким образом, свойства белка определяются не только последовательностью аминокислот, но и его пространственной структурой – конформацией.

Белки, выполняющие функцию катализаторов, ускоряющих химические процессы в клетке, называют ферментами. Ферменты участвуют в переносе атомов и молекул, в расщеплении и построении белков, жиров, углеводов и всех других соединений, то есть в клеточном обмене веществ. Ни одна химическая реакция в живых клетках и тканях не обходится без участия ферментов.

Кроме каталитической, на белки возложена не менее важная защитная функция. Поиск и фиксация токсинов, попадающих в клетку, уничтожение чужеродных организмов – бактерий и вирусов – эту работу тоже выполняют белки.

За белками еще закреплена регуляторная функция, сигнальная, запасная, резервная и много других функций, которые мы разберем позже.