Белтък (или протеин) е колективен термин за биологически важни макромолекули, изградени чрез поликондензирането на отделни аминокиселини. Накратко – белтъчините, разглеждани като молекули са съединения на аминокиселините. Те се съдържат в храните богати на белтъчини!
Белтъците са един от основните градивните компоненти на живите клетки,както и на вирусните частици. Притежават сложна пространственастуктура, и изпълняват разнообразни биологични функции — от типичноструктурни, защитни, траспортни до каталитични и регулаторни.
Цялата информация необходима за изграждането на белтъчната молекула екодирана в ДНК. Посредством процес на точно презаписване наинформацията в РНК (транскрипция) и превеждане от полинуклеотидна в аминокиселинна последователност (транслация) е възможно синтезирането на определен белтък, притежаващ конкретна биологична роля.
За първи път през 1789 г. френският химик Антоан Фуркроа прави разграничение между белтъците и другите известни органични субстанции. Класифицира познатите дотогава албумин, фибрин и желатин като самостоятелни съединения с животински произход. От тази начална стъпка до формулирането на концепция за това, какво преставляват белтъците, е извървян дълъг път, минаващ през грубо характеризиране на химичния състав, опити за клинично приложение на белтъчни екстракти, до все по – прецизното дефиниране на структурата и функциите на всеки отделен белтък.
Самото понятие е въведено през 1838 година, когато в писмо от 10 юли, изпратено от Йонс Якоб Берцелиус до Герардус Йоханес Мулдер, за първи път е употребено названието „протеин” с акцент върху първостепенното и първичното.
Основният компонент на всички белтъци са аминокиселини, подредени последователно в дълги полимерни вериги. Връзката между отделните аминокиселини е амидна, но поради някой свой особености е наречена със специфично име – пептидна връзка. Затова и самите полимерни вериги се означават като полипептидни. Организацията в пространството на полипептидните вериги е изключително сложна и характерна за всеки отделен белтък. За прегледност и по-лесна ориентация, пространствената структура на белтъците е разделена на отделни нива:
#първично ниво (примерна структура) – представлява точната последователност на свързване на отделните аминокиселинни остатъци.
#вторично ниво (секундерна структура) – това са локални нагъвания на основния скелет на полипептидната верига, притежаващи известна периодичност. Всяка възпроизводима и характерна форма се означава като отделен тип вторична структура, като например алфа-спирала,бета-листовидна структура, бета- и гама-завой, както и липса на порядък.
#третично ниво (терциерна структура) – пълното нагъване на полипептидната верига в пространството, с всички възможни близки идалечни взаимодействия. Това ниво дава престава за цялостната форма набелтъчната молекула, както и за връзките и отношенията между отделнитевторични структури.
#четвъртично ниво (кватернерна структура) – това е отново цялостна пространствена форма, но на асоциирани нековалентно бетъчни молекули. Всяка отделна белтъчна молекула притежаваща характерна, завършена,третична стурктура се означава като субединица, а цялостният конгломерат – като олигомер. Не всички белтъци притежават четвъртична структура, тъй като повечето са изградени от една полипептидна верига, а четвъртично ниво предполага наличието на поне две. Типичен пример за белтък с четвъртична структура е хемоглобина.
Всички тези нива дават престава за строежа на отделната белтъчна молекула, но по същество са стационарни описания на структурата. Белтъците в разтвор, както нормално съществуват в живите клетки, търпят вариации в структурата си, тъй като са подложени на редица въздействия.Тези вариации могат да бъдат малки отклонения – наричани още „дихателни движения“, но могат и да се отразят съществено на структурата и сериозно да я видоизменят.
Пространствената структурата на белтъка се нарича конформация, а всички изменения, независимо дали са съществени или не, се означават като конформационни промени. Всеки белтък притежава специфична функция, като практически няма процес в живите организми, който да не зависи от конкретен протеин. Функциите могат да са най-разнообразни, но формално могат да се обединят вняколко основни:
структурна функция – белтъци, участващи в архитектурата на клетките, поддържащи определена форма и вътрешна организация.
регулаторна функция – това са всички белтъчни системи, които регулират процесите в клетката – белтъци от сигналните пътища,фактори на транскрипцията и транслацията и не на последно място хормоните.
защитна функция – белтъци, осигуряващи чисто механични защитни бариери. При висшите животински организми има специални системиза защита срещу определени патогени, като белтъците отговорни в най-голяма степен затова се наричат антитела.
каталитична функция – протичането на почти всяка химична реакция в организма, се дължи на определен белтък, който в този случай се означава като ензим.
транспортна функция – това са белтъци, пренасящи определени молекули през клетъчни мембрани или транспортиращи вещества на големи разстояния – кислород пренасящите протеини, като хемоглобин, миоглобин и други.
двигателна функция – всички мускули при животните, са всъщност функция на съответни белтъци, като например актин и миозин. Често такива белтъци се означават като „молекулни мотори“. Участват във всяко движение – било на клетъчни органели в рамките на клетката или на целия организъм в пространството.
Обратно към раздел „Анатомия и физиология“.
