Белки, или протеины, представляют собой сложнейшие химические соединения — полимеры, образованные разными сочетаниями 20 различных аминокислот. Биосинтез белков происходит при непосредственном направляющем участии нуклеиновых кислот, которые играют роль как бы шаблона, матрицы, служащей «каркасом» для «сборки» белковой молекулы из отдельных аминокислот. Генетически обусловленные различные сочетания структурных компонентов нуклеиновых кислот определяют синтез в клетках бесконечно разнообразных по своему молекулярному строению белков, образуемых различными организмами и разными их органами и тканями.
Белки животных разных видов в разных индивидуумов, относящихся к одному и тому же виду, а также разных органов и тканей одного и того же индивидуума различаются. Поэтому говорят о видовой, индивидуальной, органной и тканевой специфичности клеточных белков. С видовой специфичностью белков связано то, что введение в кровь животному одного вида белков животного другого вида оказывается небезразличным для организма и вызывает различные реакции (образование иммунных тел, анафилактические реакции и т.п.)). Введение натуральных, т. е. не подвергнутых специальной обработке, чужеродных белков нередко вызывает тяжелые нарушения состояния организма, которые могут привести его в гибели.
Органная и тканевая специфичность белков находит выражение в различиях белков разных органов и тканей. Так, в высокодифференцированных клетках организма, приспособленных к выполнению определенных функций, образуются белки, которые характерны, специфичны именно для данной клетки. Таковы белки, входящие в состав специализированных клеточных структур. Например, в миофибриллах, тонких волоконцах внутри мышечных клеток, содержатся обладающие определенными ферментативными свойствами белки — миозин и актин, благодаря изменению которых осуществляется процесс мышечного сокращения (поэтому их называют сократительными белками). В клетках соединительной ткани содержатся белки — коллагены, составляющие белковую оспову волокон, образуемых соединительнотканными клетками. Коллагеновые волокна отличаются гибкостью, прочностью на разрыв, высоким модулем упругости. С этими их свойствами связаны опорные и механические функции клеток соединительной ткани (рыхлой в волокнистой, хрящевой и костной).
Значение многих белков в организме обусловлено их ферментативными свойствами, их способностью катализировать определенные процессы расщепления и синтеза различных органических соединений.
Для процессов обмена белков в клетках организма характерно постоянно происходящее самообновление их, состоящее в расщеплении и ресинтезе клеточных белков.
Синтез белков протоплазмы и клеточных структур относят к числу пластических процессов, связанных с построением клеток и внутриклеточных образований. Пластические процессы отличают от энергетических, главное значение которых состоит в доставке клеткам энергии, необходимой для их жизнедеятельности. Среди энергетических процессов особое место занимает обмен некоторых веществ, являющихся при их расщеплении основными поставщиками энергии, используемой при деятельности клеток, например при мышечном сокращении, при многих синтетических процессах. К числу таких веществ относятся макроэргические соединения, одним из представителей которых является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Отщепление от АТФ двух остатков фосфорной кислоты связано с освобождением большого количества энергии (отщепление одного остатка фосфорной кислоты приводит к освобождению около 10 000 калорий на 1 грамм-молекулу вещества).
