Baltymai - tai stambiamolekuliai organiniai junginiai, sudaryti iš α‑aminorūgščių liekanų, sujungtų peptidiniu (kovalentiniu) ryšiu. Baltymai yra visų gyvų organizmų ląstelių pagrindas, sudaro apie 50 % protoplazmos; jų yra gyvūnų organizmo skysčiuose.

Netirpūs baltymai (kolagenai, keratinai, elastinas ir kiti) palaiko audinių bei organų struktūras. Baltymai kaupiasi kiaušinyje, piene, augalų sėklose ir kitur. Jie yra organizme vykstančių reakcijų katalizatoriai (fermentai), svarbūs augimui ir dauginimuisi (nukleoproteinai), susitraukiant raumenims (aktinas, miozinas), perneša pro membranas ar per kraują įvairias medžiagas arba jonus (pvz., albuminai), priima hormonų ar kitus signalus (receptoriai), saugo organizmą nuo svetimkūnių (antikūnai, komplemento komponentai) ar nukraujavimo (krešėjimo baltymai), reguliuoja procesus (hormonai), aktyvina genus ir kita.

Baltymai - svarbi maisto sudedamoji dalis. Suaugusio žmogaus 1 kg kūno masės parai reikia ne mažiau kaip 1 g maisto baltymų, bent pusę jų turi sudaryti gyvulinės kilmės (mėsos, žuvies, pieno, kiaušinio), kitą dalį - augalinės kilmės baltymai (pupinių, grūdinių javų, ryžių, grikių, sojų ir kitų augalų). Baltymų molekulinė masė nuo apie 5000 iki kelių milijonų.

Baltymų Klasifikacija

Baltymai klasifikuojami pagal sudėtį (paprastieji ir sudėtiniai), tirpumą (tirpūs vandenyje, praskiestuose druskų tirpaluose bei juose netirpūs), vietą ląstelėje (membranų, mitochondrijų, citoplazmos) arba organizme (kraujo, kepenų), kilmę (bakterijų, virusų, augalų, gyvūnų), svarbą mityboje (visaverčiai ir nevisaverčiai), funkciją (apsauginiai, struktūriniai), molekulės formą (fibriliniai ir globuliniai).

Paprastieji baltymai (proteinai) sudaryti tik iš α‑aminorūgščių. Juose yra apie 50 % anglies, 23 % deguonies, 16 % azoto, 7 % vandenilio, 2,5 % sieros. Jiems priskiriami albuminai, dalis globulinų, histonai, protaminai, gliutelinai, prolaminai, netirpūs baltymai. Į sudėtinių baltymų (proteidų) sudėtį įeina ir prostetinė grupė.

Baltymų Struktūriniai Lygiai

Yra 4 baltymų struktūriniai lygiai:

1. Pirminė baltymų struktūra yra genų koduojama 20 α‑aminorūgščių seka polipeptidinėje grandinėje. Ji lemia visas baltymų savybes. 1953 buvo nustatyta insulino (molekulinė masė 5733) pirminė struktūra. Atradus naujus baltymų tyrimo metodus per trumpą laiką ištirta daugelio baltymų pirminė struktūra (iki 1980 nustatyta apie 700 baltymų, o iki 1995 apie 100 000 baltymų pirminė struktūra.
2. Antrinės baltymų struktūros - α spiralės ir β klostinės struktūros palaikomos vandenilinių ryšių, susidarančių tarp polipeptidinių ryšių H ir O atomų. Fibrilinių baltymų antrinė struktūra gali būti spiralinė (α spiralė miozine) arba klostyta (β‑keratine).
3. Tretinę baltymų struktūrą turi globuliniai baltymai: polipeptidinių grandinių α spiralės ar β klostinės struktūros kompaktiškai išsidėsto erdvėje, molekulė įgyja rutulio formą. Ją stabilizuoja kovalentiniai disulfidiniai ryšiai, elektrostatinė sąveika bei vandeniliniai ryšiai tarp aminorūgščių radikalų grupių. Labai svarbi ir aminorūgščių hidrofobinių radikalų sąveika - jie atsiduria globulės viduje, o hidrofiliniai radikalai - paviršiuje. Tokią struktūrą sudaro vandenyje ar praskiestuose druskų tirpaluose tirpūs baltymai (fermentai, antikūnai, kraujo plazmos baltymai ir kiti). Fibrilinių baltymų tretinė (erdvinė) struktūra - kelių ar keliolikos antrines struktūras turinčių polipeptidinių grandinių sąveika sudarant įvairias fibriles, skaidulas. Šiuose baltymuose hidrofobiniai aminorūgščių radikalai yra paviršiuje, todėl jie netirpsta vandenyje ar praskiestuose druskų tirpaluose.
4. Ketvirtinės struktūros baltymai sudaryti iš vienodų ar skirtingų polipeptidinių grandinių (monomerų): sudaryti iš kelių (bent dviejų), vadinami oligomeriniais, o iš keliasdešimt - multimeriniais baltymais. Pvz., kraujo baltymą hemoglobiną sudaro 4 polipeptidinės grandinės, kurių kiekviena (kartu su hemu) turi globulės formą. Ryšiai tarp globulių netvirti, palaikomi hidrofilinių aminorūgščių radikalų grupių elektrostatinės sąveikos ar vandenilinių ryšių.

Antrinė, tretinė ir ketvirtinė baltymų struktūros vadinamos erdvine jų struktūra. Ji tiriama baltymų kristaluose rentgenostruktūrinės analizės metodu. Erdvinę baltymų struktūrą suardo (baltymus denatūruoja) temperatūra, pH pokyčiai, ultravioletinė bei rentgeno spinduliuotė, redukuojančiosios medžiagos. Pašalinus denatūravimą sukėlusį veiksnį kartais galima atkurti natūralią aktyvią struktūrą.

Baltymams būdingos amfoterinių junginių savybės. Jas lemia polinių ir hidrofilinių aminorūgščių radikalai. Priklausomai nuo tirpalo pH reikšmės, baltymai įgyja teigiamą (rūgščioje terpėje) arba neigiamą (šarminėje terpėje) krūvį. Paprastai elektriniame lauke baltymų dalelės yra judrios, o netekusios krūvio lengvai iškrinta nuosėdomis. Šia baltymų savybe naudojamasi frakcionuojant baltymų mišinius elektroforezės metodu. Pvz., atliekant kraujo serumo baltymų elektroforezę popieriuje ar geliuose (išskyrus poliakrilamido) gaunamos penkios baltymų frakcijos: albuminai bei α1‑, α2‑, β‑ ir γ‑ globulinai.

Universalios baltymų klasifikacijos nėra. Baltymai gali būti klasifikuojami, atsižvelgiant į tirpumą, molekulinę formą, biologines funkcijas ir kt. požymius. Remiantis baltymų tirpumu vandenyje, vadinamuose druskų tirpaluose, praskiestame ar absoliučiame etanolyje, baltymai skirstomi į albuminus, globulinus, prolaminus, histonus ir skleroproteinus.

Atsižvelgiant į molekulės formą, baltymai skirstomi į globulinius ir fibrilinius. Globulinių baltymų ilgio ir pločio santykis yra mažesnis daugiau nei 10 kartų, (dažniausiai jis ne didesnis kaip 3-4 kartai). Globuliniams baltymams būdingas kompaktinis polipeptidinių grandinių išsidėstymas, susidaro panaši į rutulį (globulę) forma.

Remiantis atliekamomis biologinėmis funkcijomis, baltymai gali būti skirstomi į struktūrinius, katalizinius, pernašos, reguliacinius, apsauginius ir kt.

Evoliucijos metu žmogus prarado galimybes sintetinti beveik pusę iš 20 α-aminorūgščių, įeinančių į baltymo struktūrą. Šios α-aminorūgštys vadinamos nepakeičiamosiomis. Joms priklauso: fenilalaninas, metioninas, treoninas, triptofanas, valinas, lizinas, leucinas, izoleucinas.

Pagrindinis baltymų šaltinis yra maisto baltymai, kurių daugiausiai yra gyvulinės kilmės maisto produktuose. Jeigu baltymuose yra visų nepakeičiamųjų aminorūgščių tinkamas santykis ir jos lengvai veikiamos proteazių, tai biologinė tokių baltymų vertė atitinka 100 - jie yra visaverčiai. Tokiems baltymams priklauso kiaušinio, pieno baltymai.

Baltymų klasifikacija pagal funkcijas

Klasė	Pavyzdžiai	Funkcijos ir (arba) Lokalizacija
Struktūriniai	Kolagenas, Keratinas, Elastinas, Mukoproteinas	Jungiamojo audinio tarplastelinės medžiagos komponentas, esantis kauluose, sausgyslėse ir kremzlėse. Įeina į odos, plunksnų, nagų, plaukų sudėtį. Elastinėse skaidulose funkcionuoja kaip struktūrinis elementas. Yra seilėse, tai lipnus sekretas - gleivės
Apsauginiai	Fibrinogenas, Lizocimas	Svarbus kraujo krešėjimui, nes veikiamas trombino virsta netirpiu baltymu fibrinu. Ardo bakterijų sieneles, todėl į bakterijų viduje vanduo suplėšo membraną ir bakterija žūsta.
Hormonai	Insulinas, Gliukagonas, Stomatropinas	Mažina gliukozės kiekį kraujyje. Didina gliukozės kiekį kraujyje. Skatina visų audinių ir kaulų augimą, stimuliuoja ilgųjų kaulų augimą. Skatina antinksčių žievės steroidinių hormonų sekreciją.
Transportiniai	Albuminas, Hemocianinas	Tirpus kraujo plazmos baltymas, gabenas kraujyje steroidus ir riebiasias rūgštis. Gabena deguonį kai kurių bestuburių kraujyje.
Sandėliniai	Feritinas, Mioglobinas	Geležies atomų atsargą ląstelėse saugantis baltymas. Raumenų skaidulos baltymas, kaupia deguonies atsargą.
Judėjimo	Miozinas, Aktinas	Raumeninės skaidulos judantys siūlai. Raumeninės skaidulos nejudantys siūlai.
Atsarginiai	Kiaušinio albuminas, Kazeinas	Kiaušinio baltyme, pieno baltyme
Fermentai	Tripsinas, Amilazė, Lipazė, DNR polimerazė, karboanhidrazė	Katalizuoja baltymų hidrolizę virškinamąjame trakte. Skaido krakmolą burnos ertmėje. Skaido riebalus virškinimo trakte. Dalyvauja dvigubėjant DNR ir baltymų biosintezėje. Kraujo fermentas.

---