Białka są niezbędnymi makromolekułami, które odgrywają kluczową rolę w procesach biologicznych organizmów żywych. Biorą udział w niemal każdej funkcji komórkowej, działając jako enzymy, aby ułatwić reakcje biochemiczne, zapewniając strukturę poprzez kolagen w tkankach oraz ułatwiając transport za pośrednictwem hemoglobiny we krwi. W sercu białek znajdują się ich podstawowe składniki zwane aminokwasami.
Aminokwasy to związki organiczne, które zawierają zarówno grupę aminową (-NH₂), jak i grupę karboksylową (-COOH). Łączą się ze sobą za pomocą wiązań peptydowych, tworząc długie, łańcuchopodobne struktury znane jako polipeptydy. Istnieje 20 różnych standardowych aminokwasów, które łączą się w różnych sekwencjach, aby utworzyć białka. Konkretna sekwencja aminokwasów określa unikalną strukturę i funkcję każdego białka.
Te 20 aminokwasów można sklasyfikować w dwie grupy: aminokwasy egzogenne (niezbędne) i endogenne (niekonieczne). Aminokwasy egzogenne nie mogą być syntezowane przez organizm ludzki i muszą być pozyskiwane z diety. Należą do nich histydyna, izoleucyna, leucyna, lizyna, metionina, fenyloalanina, treonina, tryptofan i walina. Z drugiej strony aminokwasy endogenne mogą być produkowane przez organizm i obejmują alaninę, asparaginę, kwas asparaginowy, kwas glutaminowy, serynę i inne.
Rozmieszczenie aminokwasów w łańcuchu białkowym jest dyktowane kodem genetycznym w DNA organizmu. Podczas syntezy białek rybosomy odczytują sekwencję mRNA i tłumaczą ją na specyficzną sekwencję aminokwasów, które składają się w funkcjonalny kształt trójwymiarowy, który jest kluczowy dla ich aktywności biologicznej. To składanie może być wpływane przez różne czynniki, w tym chemiczne środowisko i interakcje z innymi cząsteczkami.
Białka pełnią różne funkcje, w tym katalizę reakcji metabolicznych (jako enzymy), sygnalizację wewnątrz i między komórkami, odpowiedź immunologiczną oraz wsparcie strukturalne. Różnorodność funkcji białek wynika z różnorodności sekwencji aminokwasów oraz wynikowych trójwymiarowych struktur, które przyjmują. Zrozumienie składników budulcowych białek jest kluczowe w takich dziedzinach, jak biochemia, biologia molekularna i medycyna, gdzie wiedza na temat struktury i funkcji białek może prowadzić do postępu w projektowaniu leków, inżynierii genetycznej i zrozumieniu różnych chorób.