Розділ 2. Хімія білків

2.1. Біологічна роль білків

Білки - найважливіший компонент живих організмів не тільки за значенням, але і за кількісним вмістом в тканинах і органах. Як правило, у рослинах білка міститься менше, ніж в організмах тварин.

Білки, або протеїни (від грецької protos - перший) складають основу живої матерії і відіграють першорядну роль у функціонуванні будь-якого організму. Вони є нітрогенвмісними високомолекулярними органічними сполуками (полімерами), що складаються з амінокислот (мономерів), що послідовно з'єднані між собою пептидними зв'язками.

Основним джерелом засвоюваного людиною нітрогену служать амінокислоти білків їжі, отже, білки незамінні в раціоні харчування.

Кожен білок унікальний за своєю структурою і функціями. За виконуваною біологічною роллю білки можна розділити на декілька груп.

Каталітичні білки. За біологічною значимістю центральне місце серед білків належить ферментам. Усі хімічні перетворення в живих організмах прискорюються і регулюються каталізаторами - ферментами. Більшість вивчених ферментів є простими або складними білками.

Структурні (опорні) білки. Ця група сама численна з білків живих організмів. Опірні білки беруть участь у побудові мембран усіх кліток. У хребетних тварин і людини до 1/3 загального білка організму складають колаген сполучних і кісткових тканин, кератин волосся, нігтів, шкіри.

Скорочувальні (рухові) білки. У живій природі будь-які форми руху (робота м'язів, рух протоплазми в клітці, рух ресничок і жгутиків у одноклітинних організмів) здійснюються білковими комплексами. Наприклад, у процесі м'язового скорочення і розслаблення важливу роль грають специфічні білки м'язової тканини - актин і міозин. Молекули цих білків здатні щільно стискати і розслаблювати свою структуру, використовуючи хімічну енергію, що накопичується в особливих сполуках, багатих на енергію.

Транспортні білки. Деякі білки, наприклад, що містяться в рідкій частині крові, переносять багато речовин через клітинні мембрани. Так, гемоглобін - переносник оксигену в крові від легень до тканин і органів, оксид карбогену - від органів і тканин до легень, альбуміни - переносники ліпідів, вітамінів, іонів металів, гормонів.

Захисні білки. У процесі еволюції живі організми виробили механізми захисту проти впливу несприятливих для життєдіяльності факторів. Основну функцію захисту у людини виконує імунна система, що забезпечує синтез специфічних білків - антитіл у відповідь на надходження в організм бактерій, токсинів і інших чужорідних речовин (антигенів). Антитіла беруть участь у знешкодженні антигенів шляхом утворення комплексів "антиген - антитіло". Згортання крові, що запобігає кровотечі, засноване на перетвореннях білків крові - фібриногену і тромбіну. Внутрішні стінки стравоходу і шлунка вистелені захисним шаром слизуватих білків - муцинів. Токсини багатьох видів організмів також є білками (зміїні отрути, бактеріальні токсини).

Травні білки. Виділювані в процесі шлунково-кишкової секреції ферменти є білками (наприклад, амілаза, пепсин, трипсин, ліпаза). Вони каталізують розщеплення харчових речовин на менш складні сполуки.

Рецепторні білки. До них відносяться білки, здатні вибірково "впізнавати" і приєднувати речовини. Білки-рецептори клітинної мембрани після зв'язування окремих сполук передають інформацію усередину клітки й до інших клітин. На такому механізмі заснована органолептика (сприйняття різних роздратувань органами почуттів: нюху, смаку, дотику).

Регуляторні білки. Дія білків-регуляторів різноманітна, оскільки вони представлені різними біологічно активними речовинами: гормонами, що утворюються в залозах внутрішньої секреції, медіаторами, що виділяються в області нервових закінчень і ін.

Гомеостатичні білки. Завдяки наявності в складі білків амінних і карбоксильних груп, вони мають амфотерні властивості. Будучи частиною буферних систем крові, білки забезпечують сталість внутрішнього середовища організму (гомеостаз).

Енергетичні білки. При окиснюванні 1 г білка утворюється 4 ккал. Встановлено тісний взаємозв'язок між структурою і функціями молекул білків, тому перш ніж приступати до розгляду їхньої будови необхідно вивчити біохімію амінокислот, що являють собою основні "будівельні" одиниці ("цеглинки") білків.