Bielkoviny (proteíny) sú biologicky významné látky, predstavujú jednu z hlavných zložiek ľudského organizmu a sú nevyhnutné na jeho správne fungovanie. Skladajú sa z aminokyselín a sú základnými chemickými zložkami všetkých živých buniek. V organizme plnia celý rad jedinečných funkcií. Rastliny si dokážu svoje bielkoviny syntetizovať, ale živočíchy a ľudia sú odkázaní na ich prísun v strave.

Bielkoviny z potravy sa pri trávení v žalúdku rozkladajú na menšie časti, až sa nakoniec rozložia na ich najjednoduchšie zložky - aminokyseliny. Vstrebávajú sa cez tenké črevo a krvou putujú do pečene, odkiaľ sa transportujú do zvyšku tela podľa potreby.

Aminokyseliny sú základnou stavebnou jednotkou bielkovín. Poznáme 20 základných aminokyselín. Z nutričného hľadiska sa aminokyseliny delia na:

Esenciálne aminokyseliny

Esenciálne aminokyseliny nie je schopné ľudské telo syntetizovať, preto ich musíme prijímať v potrave. Patrí medzi ne: valín, leucín, izoleucín, fenylalanín, tryptofán, lyzín, metionín a treonín. 

Neesenciáne aminokyseliny

Neesenciálne aminokyseliny je ľudské telo schopné syntetizovať a preto nie je odkázané na ich prísun z potravy. Medzi neesenciálne aminokyseliny patrí alanín, asparagín, cystín, glutamín, glycín, histidín, prolín, serín a tyrosín.

-  aminokyseliny sú základné stavebné jednotky bielkovín

-  niektoré aminokyseliny pôsobia ako neurotransmitery, prekurzory hormónov a iných fyziologicky významných látok

-  vstupujú do katabolických reakcií, kde slúžia ako zdroj energie

-  mnohé peptidy fungujú ako hormóny (inzulín, glukagón, vazopresín a iné) alebo neurotransmitery (napr. endorfíny, substancia P)

-  peptidy, ktoré majú antimikrobiálnu aktivitu sa používajú ako antibiotiká 

-  bielkoviny sú základné stavebné a funkčné jednotky buniek

Peptidy sú zlúčeniny dvoch a viac aminokyselín, navzájom spojených peptidovou väzbou. Kratšie peptidy sa nazývajú oligopeptidy (obsahujú 2 - 10 aminokyselín) a dlhšie polypeptidy (obsahujú viac ako 10 aminokyselín).

Fyziologicky najvýznamnejšie sú peptidy, ktoré fungujú ako hormóny a neurotransmitery - vazopresín, angiotenzín, oxytocín, somatostatín, glukagón, inzulín, substancia P.

Bielkoviny sú peptidy zložené zo sto a viac aminokyselín. Predstavujú základnú stavebnú a funkčnú jednotku bunky. Ľudský organizmus produkuje viac ako 100 000. rôznych bielkovín, ktoré zabezpečujú rôzne fyziologické funkcie.

Bielkoviny majú štruktúru alfa - helixu alebo beta skladaného listu. Rovnako majú primárnu, sekundárnu, terciárnu a kvartérnu štruktúru.

Bielkoviny sa delia podľa na základe svojej biologickej funkcie na:

Štrukturálne 

Štrukturálne bielkoviny slúžia ako stavebné zložky buniek.

Katalytické

Medzi katalytické bielkoviny sa zaraďujú enzýmy a hormóny.

Transportné 

Transportné bielkoviny umožňujú prenos zlúčenín kyslíka (hemoglobín).

Pohybové 

Pohybové bielkoviny sú súčasťou svalov - svalové proteíny.

Obranné

Medzi obranné bielkoviny sa zaraďujú protilátky a imunoglobulíny.

Zásobné

Zásobnou bielkovinou je napríklad feritín, ktorý ukladá a uvoľňuje železo.

Senzorické

Senzorickou bielkovinou je napríklad svetlocitlivý rodopsín v oku.

Regulačné 

Regulačnými bielkovinami sú hormóny. Svojou funkciou zabezpečujúce homeostázu.

Nutričné 

Nutričné bielkoviny poskytujú aminokyseliny a dusík v energetickom metabolizme.

Štrukturálna funkcia

Bielkoviny určujú tvar a mechanické vlastnosti buniek a tkanív. Sú zložkou buniek a tkanív ľudského tela.

Katalytická funkcia

Bielkoviny sú súčasťou enzýmov, ktoré katalyzujú biochemické reakcie, prebiehajúce v bunke.

Transportná funkcia

Bielkoviny prenášajú rôzne fyziologicky významné látky, nevyhnutné na správnu funkciu buniek (napr. hemoglobín)

Signálna funkcia

Bielkoviny zabezpečujú prenos bunkových signálov (receptory).

Regulačná funkcia

Bielkoviny sa zúčastňujú regulácie biochemických a fyziologických procesov v tele.

Obranná funkcia

Bielkoviny chránia bunky i celý organizmus pre účinkom toxínov a patogénov (súčasť imunitného systému).

Pohybová funkcia

Bielkoviny zabezpečujú pohyb bunkových organel, buniek alebo celého tela (svaly).

Zásobná funkcia

Bielkoviny slúžia ako zdroj bielkovín pre zárodky a novorodencov (kazeín v materskom mlieku) alebo ako zásoby železa pre dospelých (feritín).

Energetická funkcia

Za určitých podmienok (napr. dlhodobé hladovanie), dochádza k štiepeniu bielkovín a vznikajúce aminokyseliny vstupujú do energetického metabolizmu, kde slúžia ako zdroj energie pre telo (ATP).

Denaturácia bielkovín je proces, kedy dochádza ku zmenám v štruktúre bielkoviny, pri čom sa stráca aj jej biologická aktivita. Denaturácia bielkovín nastáva vplyvom rôznych fyzikálnych a chemických vplyvov - tepla, organických rozpúšťadiel, zmeny pH, iónov ťažkých kovov, detergentov, oxidáciou bielkovín a mechanickým miešaním.

Denaturácia je zväčša ireverzibilná (nemožno ju zvrátiť). Niektoré činidlá ale spôsobujú vratnú denaturáciu bielkovín, takže ich odstránenie z prostredia vyvolá spontánnu renaturáciu bielkovín. Niektoré bielkoviny sú proti denaturácii pomerne rezistentné, prípadne dokážu spontánne renaturovať aj po drastickej zmene prostredia.