Белки – это природные органические соединения, состоящие из макромолекул, их молекулярная масса составляет от нескольких тысяч до нескольких миллионов. Каждая аминокислота белка содержит специфическую для нее группу. Аминокислоты образуют своеобразный алфавит из 20 «букв», которые объединяются в группы («слова»), определяющие молекулярную структуру белка и его биологическую функцию.

Белки выполняют чрезвычайное множество разнообразных функций. Как уже отмечалось, почти все химические реакции в организме катализируются особым видом белков – ферментами. Расщепление питательных веществ для генерирования энергии и синтез новых клеточных структур происходят в результате большого числа химических реакций при участии белковых катализаторов. Белки выполняют роль переносчиков, например гемоглобин переносит кислород от легких к тканям. Мышечные сокращения и внутриклеточное движения – результат взаимодействия молекул белков, функция которых, кроме того, заключается и в координации движения.

Одна из важных групп белковых молекул – антитела – защищает организм от вирусов, бактерий и т. п. Активность нервной системы зависит от белков, с помощью которых собирается и хранится информация, поступающая из окружающей среды. Группа белков – гормоны – управляют ростом клеток и их активностью.

Процессы жизнедеятельности живых организмов определяются взаимодействием двух видов макромолекул – ДНК и белков. Генетическая информация организма хранится в молекулах ДНК. Она служит для зарождения следующего поколения и для производства белков, контролирующих почти все биологические процессы.

Белки производятся с помощью особой молекулы, в которой считывается информация, закодированная в ДНК. Такая молекула называется рибонуклеиновой кислотой (РНК). В состав молекулы РНК входят четыре азотистых основания, три из них такие же, как и в ДНК: аденин, цитозин, гуанин, а четвертое – урацил (U), Каждая аминокислота кодируется тремя нуклео-тидами. Так образуются генетические коды. Например, последовательность цитозин (С) – аденин (А) – урацил (U), т. е. CAU соответствует аминокислоте гистодину, CUG – лейцину, CCG – пролину, AUG – метионину (рис. 7.6).

В результате большой работы по расшифровке генетического кода, проводимой в течение нескольких десятилетий, разработаны методы не только определения последовательностей аминокислот в белковых цепях, но и их компоновки в заданном порядке. В лаборатории удалось получить таким образом полипептиды и даже небольшие белки, идентичные тем, что выделены из природных источников. К настоящему времени разработаны два эффективных метода синтеза гена, что весьма важно для развития биотехнологии. В одном из них под действием дегидратирующих агентов проводится фосфорирование Сахаров. В другом предварительно синтезируется промежуточная структура для получения заданной скелетной фосфатной связи. Данные методы позволили глубже понять биологическую систему как химический объект, на чем основана современная биотехнология.