Valkudest üldiselt: omadused ja funktsioonid

Valkudest räägitakse tihti toitumise kontekstis, aga nende roll on palju laiem. Valkude füüsikaliste ja keemiliste omaduste mitmekesisus, mis tuleneb erinevast aminohappelisest koostisest, on hämmastav – vähe molekule suudab nii erinevaid ülesandeid täita.

Miks on valkudest nii erinevaid vorme?

On valke, mis ei lahustu vees üldse, ja valke, mis lahustuvad kergesti. Mõned on keemiliselt väheaktiivsed ja vastupidavad igasugustele mõjutustele. Teised on äärmiselt ebapüsivad – muutuvad juba nõrga valgustamise või kerge puudutamise peale.

Kuju poolest leidub niidikujulisi molekule, mis on sadade nanomeetrite pikkused, ning kerakujulisi, mille läbimõõt on kõigest 5–7 nanomeetrit. Lihtne tõde: iga valgu struktuur vastab täpselt tema funktsioonile.

Näiteks keratiinist koosnevad moodustised – sarved, kabjad, soomused, küüned, suled, karvad – on tugevad ja vastupidavad, sest keratiinimolekulid on ehitatud just selliseks. Lihaste valgud on niidikujulised ja võimelised kokku tõmbuma ning välja sirutuma. Transpordivalgud on väikesed ja ümarad, et saaksid kiiresti liikuda.

Valkudest ehitusmaterjalina: raku aluspõhi

Eelkõige on valgud raku ehitusmaterjaliks. Neist koosnevad rakkude ja organellide membraanid, veresooned, kõõlused, kõhred ja paljud muud struktuurid. Ilma valkudeta ei oleks ei rakku ega organismi.

Valkudest ensüümideni: katalüütiline funktsioon

Erakordselt tähtis on valkude katalüütiline funktsioon. Rakus olevate ainete keemiline aktiivsus on tavaliselt väike, kontsentratsioon tühine ja temperatuur madal – teoreetiliselt peaksid reaktsioonid kulgema väga aeglaselt. Aga need toimuvad kiiresti. Miks?

Tänu ensüümidele. Ensüümid on raku katalüsaatorid – valgulised molekulid, mis kiirendavad keemilisi reaktsioone kümneid ja sadu miljoneid kordi. Peaaegu iga keemilist reaktsiooni rakus katalüüsib oma kindel ensüüm, ja neid reaktsioone kulgebki rakus mitu tuhat – vastavalt sellele on avastatud ka mitu tuhat erinevat ensüümi.

Ensüümi töö saladus peitub aktiivtsentris. Katalüütiline aktiivsus ei tulene kogu molekulist, vaid ühest väikesest osast. Ensüümi aktiivtsenter ja reageeriv aine sobivad kokku nagu lukk ja võti – geomeetriline vastavus on täpne. Katalaasi molekulmass on umbes 250 000, aga vesinikperoksiidi oma, mida ta lagundab, kõigest 34. Ensüümi denaturatsiooniga kaob tema katalüütiline aktiivsus, sest aktiivtsentri struktuur rikutakse.

Signaal-, liikumis-, transpordi- ja kaitsefunktsioon

Valkudel on ka signaaliroll. Raku välismembraani valgud on võimelised muutma oma kolmandast struktuuri vastuseks väliskeskkonnale – nii toimub signaalide vastuvõtmine ja käskluste andmine rakku.

Liikumine on elu tunnus. Kõik liikumise liigid, sealhulgas lihaste kokkutõmbumine kõrgematel loomadel, põhinevad kontraktsioonivalkudel. Ilma nende valkudeta ei liiguks miski.

Transpordivalgud seovad erinevaid aineid ja kannavad neid rakus ühest kohast teise. Verevalk hemoglobiin seob hapnikku ning transpordib seda laiali keha kõigisse kudedesse ja elunditesse.

Kaitsefunktsioon on samuti oluline. Kehavõõraste ainete või rakkude tungimisel organismi algab eriliste kaitsevalkude tootmine, mis seovad sissetunginud ained ja muudavad need kahjutuks.

Valkudest energiaallikana

Valgud on ka energiaallikas – kuigi mitte esmane. Valgud lõhustuvad rakkudes kuni aminohapeteni. Osa aminohapetest läheb uute valkude sünteesiks, teine osa lõhustub täielikult. 1 grammi valgu lõhustumisel vabaneb 17,6 kJ energiat.

KKK valkude kohta

Mis vahe on valgul ja ensüümil?
Ensüüm on valgust koosnev katalüsaator, mis kiirendab keemilisi reaktsioone rakus. Kõik ensüümid on keemiliselt valgud, aga mitte kõik valgud ei ole ensüümid.

Miks määrab aminohappeline koostis valgu omadusi?
Aminohapped määravad valgu ruumilise kuju ja seega ka selle funktsiooni. Erinevad aminohapete järjestused tekitavad erineva struktuuriga ja erineva tööga molekule.

Kui palju erinevaid valke rakus leidub?
Rakkudes on avastatud mitu tuhat erinevat ensüümi – ja lisaks veel palju muid valkude klasse. Erinevate reaktsioonide arv rakus ulatub mitme tuhandeni ning igal reaktsioonil on oma kindel ensüüm.

Vajalikud valgud leiad siit: https://turg.fitness.ee/et?view=browse&q=valgu

Mikk-Alvar Olle (ref. Obshaja Biologija)

Allikas: WHO – tervislik toitumine.