Речь здесь пойдет не о белках – забавных зверьках с пушистым хвостиком, а о белках – особых веществах, без которых немыслима жизнь ни одного организма на Земле.
Название «белок» было впервые дано веществу птичьих яиц, свертывающемуся при нагревании в белую нерастворимую массу. Затем этот термин был распространен и на другие вещества с подобными свойствами, встречающиеся в разных тканях и жидкостях растений и животных. Позже датские ученые предложили называть белки «протеинами» (от греческого «протос» – первый, главный), подчеркивая важность этих веществ для жизни.
Известный философ XIX века Ф. Энгельс в свое время дал очень удачное определение понятию «жизнь»: «Жизнь – есть способ существования белковых тел...». И хотя сегодня определение Энгельса не вполне удовлетворяет ученых, роль белка он не переоценил. Белки являются важнейшей составной частью клеток любого живого организма, и им принадлежит решающая роль во всех процессах жизнедеятельности.
Белки – одни из самых сложных органических веществ, хотя состоят они из относительно небольшого числа химических элементов: углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Кроме того, иногда в состав белков входят фосфор и некоторые металлы. Молекула любого белка – это полимер, представляющий собой цепь из десятков и сотен более простых соединений – аминокислот. Ученым удалось не только расшифровать последовательность аминокислот в цепочках очень многих белков, но и синтезировать множество белков, как тех, что встречаются в живых организмах, так и тех, которых, по–видимому, никогда раньше не существовало – просто таких комбинаций аминокислот ни одни организм не использовал.
Сами аминокислоты соединяются между собой не как попало, а строго определенным образом. Если нарисовать молекулу белка, она будет похожа на нитку бус, в которой бусинками будут как раз аминокислоты. Белки живых организмов построены приблизительно из 20 видов аминокислот, хотя искусственно можно получить гораздо больше их разновидностей. Последовательность аминокислот в молекулах белков закодирована в ДНК. Каждый участок ДНК, кодирующий один белок, называется геном.
В клетках белки синтезируются на рибосомах, о которых вы уже читали.
Для этого с «инструкции», зашифрованной в ДНК, снимается «копия» в виде молекулы информационной РНК (рибонуклеиновой кислоты). Обычно одна И–РНК копирует один ген. В точном соответствии с «инструкцией», переписанной на И–РНК, рибосомы подбирают аминокислоты и соединяют их в цепочку. В результате получается молекула белка.
На самом деле, процесс синтеза белка еще не закончен: цепочка должна еще принять свою окончательную, рабочую форму: клубочка или палочки или еще какую–то. Для этого отдельные участки цепочки сначала сворачиваются в спираль или подобие гармошки, а эти спирали и гармошки укладываются в виде эллипсоидного микроскопического комочка или палочки.
Так выглядят белковые молекулы, состоящие из одной аминокислотной цепи. Но бывает и так, что белковая молекула состоит из нескольких цепей. В этом случае комочки и палочки собираются по нескольку штук, образуя еще более сложные молекулы.
Белки служат главным строительным материалом организма. Они участвуют в формировании клеточных оболочек, цитоплазмы, клеточных ядер и органелл. Многие белки являются ферментами – ускорителями химических реакций, обеспечивающими протекание обмена веществ, и гормонами – регуляторами функций организма. Многие яды биологического происхождения, и иммуноглобулины, защищающие организм от ядов и микроорганизмов, имеют белковую природу. Белки входят в состав опорных тканей (костей и сухожилий) и мышц. Благодаря сократительным белкам – актину и миозину – мышцы способны сокращаться. Ну и, наконец, белки могут использоваться как источники энергии, хотя эта их функция не уникальна – расщепляться с выделением энергии могут и углеводы, и жиры. А вот, скажем, «работать» ферментами углеводы и жиры не умеют.