Белки
В количественном соотношении среди клеточных биополимеров первое место принадлежит белкам. В животной клетке они составляют около 40-50 % сухой массы, в растительной – 20-35 %. В организме человека содержится более 5 миллионов типов белковых молекул. Белки включают углерод, кислород, водород, серу. Могут входить в их состав фосфор, железо и некоторые другие химические элементы. Белки – это высокомолекулярные вещества, гетерополимеры, мономерами которых являются аминокислоты.
Аминокислоты
Основная роль аминокислот связана с тем, что из них образуются белки. Кроме того, в организме они выполняют некоторые специфические функции. Например, в щитовидной железе позвоночных из аминокислоты тирозина образуется гормон тироксин.
Разнообразие белков обеспечивается комбинациями 20 аминокислот (количество возможных вариантов –около 2 х 1018). В состав аминокислот входят карбоксильные группы – (–СООН) с кислотными свойствами и аминогруппы–(–NH2), для которых характерны щелочные свойства, поэтому они являются амфотерными соединениями. Это предопределяет их способность к взаимодействию. Связаны карбоксильные и аминогруппы с одним и тем же атомом углерода. Между собой аминокислоты отличаются боковыми цепями–радикалами, R-группами. У разных аминокислот они неодинаковы по химической структуре, электрическому заряду, растворимостью в воде. В состав радикалов многих аминокислот входят полярные группы, поэтому большинство аминокислот растворимы в воде.
Почти все аминокислоты белков принадлежат к одному типу стереоизомеров L-ряда, то есть обращают плоскость поляризованного света влево. Встречаются у микроорганизмов D-аминокислоты, которые обращают плоскость поляризованного света вправо.
Чтобы отличить двадцать аминокислот от других аминокислот, также содержащихся в организмах, но не в составе белков, их называют основными. Исходя из возможности синтеза в организмах 20 аминокислот их разделяют на заменимые и незаменимые. Заменимые аминокислоты синтезируются в организме человека и животного. Незаменимые аминокислоты синтезируются растениями, грибами, бактериями и попадают в организм с пищей.
Основные аминокислоты
| Заменимые аминокислоты | Сокращения | Незаменимые аминокислоты | Сокращения |
| Аланин | Ала | Аргинин | Арг |
| Аспарагин | Асн | Валин | Вал |
| Аспарагиновая кислота | Асп | Изолейцин | Иле |
| Гистидин | Гис | Лейцин | Леев |
| Глицин | Гли | Лизин | Лез |
| Глутамин | Глн | Метионин | Мет |
| Глутаминовая кислота | Глу | Треонин | Трет |
| Пролин | Про | Триптофане | Три |
| Серин | Сер | Фенилаланин | Фен |
| Тирозин | Тир | ||
| Цистеин | Цис |
Состав заменимых и незаменимых аминокислот изменяется с возрастом. Например, у детей являются незаменимыми, кроме названных, также аланин и гистидин.
Аминокислоты условно для сокращенной записи их последовательности в полипептидных цепях отражаются тремя буквами.
Существуют дополнительные аминокислоты, кроме основных. Они являются компонентами только некоторых типов белков, и каждая из них–производной одной из 20 основных аминокислот. Например, в одном из белков, которые отвечают за свертываемость крови – протромбине – найдена производная глутаминовой кислоты и т. п.