Valkudest üldiselt

Mikk-Alvar Olle (ref. “Obshaja Biologija”) | 06.02.2000, 03:08

Valkude füüsikaliste ja keemiliste omaduste mitmekesisus, mis on tingitud nende erinevast aminuhappelisest koostisest, on hämmastav. On olemas valke, mis on vees täiesti lahustumatud ja samal ajal on valke, mis lahustuvad vees väga kergesti. On keemiliselt väheaktiivseid valke, mis on vastupidavad mitmesuguste tegurite mõjule. On äärmiselt ebapüsivaid valke, mis muutuvad tühise mõjutuse toimel, näiteks nõrga valgustamise või kerge puudutamise mõjul. On valgumolekule, mis on niidikujulised ja sadade nanomeetrite pikkused, ning kerakujulisi, diameetriga kõigest 5-7 nanomeetrit. Igal juhul vastavad valgu struktuur ja omadused tema poolt täidetavatele funktsioonidele. Vastupidavast ja tugevast valgust – keratiinist koosnevad moodustised, mida loomad kasutavad kaitseks ning rünnakuks: sarved, kabjad, soomused, küüned, suled, karvad. Niidikujuliste molekulidega valgud kuuluvad lihaste koostisse. Need valgud on võimelised kokku tõmbuma ja välja sirutuma. Nad kindlustavad rakkude kõikvõimalikud liigutused. Väikeste ümarate molekulidega, kergesti lahustuvad ja liikuvad valgud on võimelised vajalikke aineid transportima. Eriti aktiivsed, hõlpsalt muutuva strukuuriga valgud täidavad katalüsaatorite ülesandeid.

Eelkõige on valgud raku ehitusmaterjaliks. Neist koosnevad rakkude ja organellide membraanid, veresooned, kõõlused, kõhred jne. Erakordselt tähtis on valkude katalüütiline funktsioon. Keemiliste reaktsioonide kiirus sõltub reageerivate ainete omadustest, nende kontsentratsioonist ja reaktsiooni kulgemise temperatuurist. Rakus olevate ainete keemiline aktiivsus on tavaliselt väike, nenede kontsentratsioon tühine ja temperatuur madal. Seega peaksid rakus toimuvad reaktsioonid kulgema väga aeglaselt. On aga teada, et nad toimuvad küllalt kiiresti. See saavutatakse tänu katalüsaatorite olemasolule rakus. Raku katalüsaatoreid nimetatakse ensüümideks. Ensüümide katalüütiline aktiivsus on ebatavaliselt suur. Nad kiirendavad reaktsioone kümneid ja sadu miljoneid kordi. Keemiliselt struktuurilt on ensüümid tavalised valgud. Enamikul juhtudel katalüüsivad ensüümid niisuguste ainete muutumisi, mille molekulide mõõtmed on ensüümide makromolekulidega võrreldes väga väikesed. Näiteks ensüüm katalaasi molekulmass on umbes 250 000, katalaasi poolt mõjutatava vesinikperoksiidi molekulmass kõigest 34. Selline suhe ensüümi ja tema poolt mõjutatava aine mõõtmete vahel viib mõttele, et ensüümi katalüütilist aktiivsust ei määra mitte kogu molekul, vaid molekuli mingi väike osa, mida nimetatakse ensüümi aktiivtsentriks. Nagu teada, toimub ainete vahel reaktsioon siis, kui nenede molekulidel on võimalik üksteisele tihedalt ligineda. Ensüümi ja aine lähenemine saavutatakse sellega, et ensüümi aktiivtsenter ja aine molekul ruumis on geomeetriliselt vastavad, nagu lukk ja võti. Ensüümi denaturatsiooniga kaob tema katalüütiline aktiivsus, sest rikutakse tema aktiivtsentri struktuur.

Peaaegu igat keemilist reaktsiooni rakus katalüüsib oma kindel ensüüm. Rakus kulgevate erinevate reaktsioonide arv ulatub mitme tuhandeni ja vastavalt sellele on rakkudes avastatud ka mitu tuhat erinevat ensüümi.

Väga tähtis on valkude signaalfunktsioon. Raku välismembraani koostisse kuuluvad selliste valkude molekulid, mis on võimelised muutma oma kolmandast struktuuri vastuseks väliskeskkonna mõjule. Nii toimub signaalide vastuvõtmine väliskeskkonnast ja käskluste andmine rakku.

Valkudele on omane samuti liikumisfunktsioon. Liikumine on üks elutegevuse ilmingutest. Kõiki liikumise liike, milleks rakud ja organismid võimelised (lihaste kokkutõmbumine kõrgematel loomadel), täidavad kontraktsioonivalgud.
Valkudel on veel transpordifunktsioon. Nad on võimelised siduma mitmesuuseid aineid ja kandma neid rakus ühest kohast teise. Verevalk hemoglobiin seob hapnikku ning kannab seda laiali keha kõigisse kudedesse ja elunditesse.

Suurt tähtsust omab valkude kaitsefunktsioon. Kehavõõraste ainete või rakkude tungimisel organismi algab seal eriliste valkude tootmine, mis seovad ja muudavad kahjutuks sissetunginud aineid ning rakke.

Ära tuleb märkida ka valkude energeetiline funktsioon. Valgud lõhustuvad rakkudes kuni aminohapeteni. Osa aminohapetest kasutatakse valkude sünteesil, teine osa lõhustub täielikult, mille tagajärjel vabaneb energia. 1 grammi valgu lõhustumisel vabaneb 17,6 kJ energiat.

Mikk-Alvar Olle (ref. “Obshaja Biologija”)