Белки представляют собой высокомолекулярные органические соединения, имеющие чрезвычайно сложную структуру. Их молекулы преимущественно построены из аминокислот — производных карбоновых кислот, содержащих аминогруппу NH2. С биологической точки зрения белки являются наиболее значимыми веществами среди всех компонентов живых организмов. Именно эти соединения считаются тем фундаментальным природным материалом, который стал основой для зарождения и эволюции жизни на нашей планете.
Классификация и состав белков
Белки принято делить на две основные категории. К первой относятся простые белки, или протеины, молекулы которых состоят исключительно из аминокислот. Ко второй — сложные белки, или протеиды. Их структура включает, помимо аминокислот, другие органические соединения, такие как углеводы, жиры, фосфорные кислоты или пигменты. Примерами простых белков служат альбумины, глобулины и гистоны, а к сложным относятся липопротеиды, нуклеопротеиды и другие.
В построении белковых молекул участвует двадцать различных аминокислот. Уникальность каждого конкретного белка определяется именно их специфическим набором и точным количественным соотношением. Что касается элементного состава, то в среднем белки содержат: углерод — 50–55%, кислород — 21–24%, азот — 15–19%, водород — 6–7% и серу — 0,3–2,5%.
Свойства и биологические функции
Физико-химические свойства белков крайне разнообразны. Одни из них, например альбумины, хорошо растворяются в воде, в то время как другие (как некоторые глобулины) — только в концентрированных щелочных растворах. Важным свойством является денатурация — необратимое свертывание белковой молекулы, которое происходит под действием высоких температур, кислот или других факторов.
Биологическая роль белков невероятно многогранна. Они являются непосредственными участниками или катализаторами (в форме ферментов) всех метаболических процессов в организме. Взаимодействуя с жирами, углеводами и витаминами, белки образуют с ними комплексы, вовлекая эти вещества в обмен. К белкам относятся многие гормоны, регулирующие жизнедеятельность. Они формируют структурную основу многих тканей, особенно мышечных волокон. Иммунная система вырабатывает специальные белки — антитела и антитоксины, которые нейтрализуют чужеродные агенты и токсины. Нуклеопротеиды играют ключевую роль в процессах роста, размножения и передачи генетической информации.
Белки в растениях и животных: значение для питания
В растительном мире белки служат запасными питательными веществами, накапливаясь в семенах бобовых культур (горох, соя), злаков (пшеница, рожь) и других растений.
Содержание белка в сухом веществе сильно варьируется: в организме животных оно составляет в среднем около 45%, в травянистых растениях — 9–10%, в семенах злаков — 10–20%, а в семенах бобовых может достигать 25–40%.
Важным аспектом является питание животных. Не все аминокислоты могут синтезироваться в их организме. Те, что синтезируются, называются заменимыми, а те, что должны поступать с пищей, — незаменимыми. Поэтому при составлении рационов для сельскохозяйственных животных крайне важно учитывать количество и качество белка в используемых кормах.
Для растений ключевым фактором синтеза белков является доступность минерального азота в почве. Достаточное азотное питание не только повышает урожайность сельскохозяйственных культур, но и способствует накоплению большего количества белка в зерне и зеленой массе. И наоборот, дефицит азота приводит к снижению как урожая, так и белковой ценности растительной продукции.