Lindude suled ja nokk, inimeste juuksed ning ämblike võrgud koosnevad suures osas valkudest. Ka linnumunade munavalge, taimede seemned ning loomade lihased on peamiselt valgulise ehitusega.
Organismid koosnevad suures osas valkudest
Valgud on molekulide mõõtkavas tohutu suured molekulid, mis koosnevad sadadest ja isegi tuhandetest väikestest aminohappe molekulidest. Valgud võivad rakkude kuivkaalust moodustada üle 50%. Inimese organismis on sadu tuhandeid või isegi miljoneid erinevaid valke ja igaühel neist on ainulaadne ehitus ja ülesanded. Nad transpordivad aineid, võtavad vastu ja vahendavad informatsiooni, kiirendavad ja aeglustavad keemilisi reaktsioone, on rakkude ehitusmaterjaliks, muudavad kahjutuks haigusi tekitavaid mikroobe ning osalevad loomsete organismide liikumisel.
On teada, et ööpäevas lammutatakse inimorganismis umbes 400 g kehavalke ja sama palju sünteesitakse ka juurde, et säiliks tasakaal. Valgud on unikaalsed ja asendamatud toitained, pikaajalisi valguvarusid meie organismis pole. Valgud uuenevad pidevalt, valkude süntees rakkudes toimub geenides asuvate juhiste järgi.
Valgud koosnevad aminohapetest
Valke valmistatakse rakkudes, nad pannakse kokku aminohapetest. Valgumolekulid on väga erineva pikkusega, nende koostises võib olla paarkümmend kuni tuhandeid aminohappeid. Aminohapete erinev järjestus ja hulk valgumolekulis annab valgule oma, spetsiifilise ülesande.
Looduses esineb üle 100 aminohappe, kuid peaaegu kõikide organismide valkude koostises on vaid 20 erinevat aminohapet. Kõikide aminohapete keskseks aatomiks on süsinikuaatom (C), millega on seotud vesinikuaatom (H), aminorühm (-NH2), karboksüülrühm (-COOH) ja kõrvalahel (R). Kõrvalahel määrab aminohappe keemilised omadused.
Valgud on liigispetsiifilised ehk rakkudes sünteesitakse aminohapetest igale liigile omased valgud. Erinevate kudede rakkudes sünteesitakse just selle raku tööks vajalikke valke. Selleks, et organism saaks toidust kätte kõik valkude sünteesimiseks vajalikud aminohapped, peab toit olema valgurikas. Toidus sisalduvad valgud lõhustatakse seedimisel aminohapeteks, mis vere kaudu rakkudesse transporditakse. Valke lõhustatakse peptiidsideme hüdrolüüsimise teel ensüümide, näiteks pepsiini, kaasabil. Taimed valmistavad aminohappeid fotosünteesi ja rakuhingamise vaheproduktidest.
Asendamatud aminohapped
Täiskasvanud inimene peab saama toiduga üheksat eluks vajalikku aminohapet, sest rakud ei suuda neid ise sünteesida. Selliseid aminohappeid nimetatakse asendamatuteks aminohapeteks. Ülejäänud aminohappeid suudavad rakud ise teistest lämmastikku sisaldavatest ühenditest sünteesida. Erinevalt täiskasvanutest peavad lapsed toiduga saama kümmet aminohapet. Inimene saab loomsetest toiduainetest vajaliku valgukoguse kergesti kätte, sest need sisaldavad kõiki vajalikke aminohappeid. Taimedes on vaid osa vajalikest aminohapetest ning seetõttu peavad taimetoitlased sööma palju mitmesuguseid taimi või toidulisandeid, et saada toidust kätte kõik vajalikud aminohapped.
Aminohapped, mida inimese rakud suudavad ise sünteesida |
Aminohapped, mida inimese rakud ei suuda sünteesida (asendamatud) |
Alaniin (Ala) |
Isoleutsiin (Ile) |
Arginiin* (Arg) |
Leutsiin (Leu) |
Asparagiin (Asn) |
Lüsiin (Lys) |
Asparagiinhape (Asp) |
Metioniin (Met) |
Tsüsteiin (Cys) |
Fenüülalaniin (Phe) |
Glutamiinhape (Glu) |
Treoniin (Thr) |
Glutamiin (Gln) |
Trüptofaan (Trp) |
Proliin (Pro) |
Valiin (Val) |
Seriin (Ser) |
Histidiin (His) |
Türosiin (Tyr) |
|
Glütsiin (Gly) |
|
* – laps peab saama toiduga | |
Histidiini on peetud ka poolasendamatuks aminohappeks, mida täiskasvanud organism suudab ise mingil määral toota, kasvueas organism aga mitte. Praegu peetakse seda siiski asendamatuks aminohappeks.
Valkude struktuur
Geenid määravad valgu aminohapete hulga ja järjestuse. Aminohappeline järjestus on valgu esmane ehk primaarstruktuur. Aminohappe ahela keerdumisel spiraaliks või kõrvalahelate kokkuvoltimisel tekib valgu sekundaarstruktuur, mida hoiavad koos vesiniksidemed. Aminohappe ahela edasisel kokkukeerdumisel moodustub valgu tertsiaarstruktuur. Selline valk on tavaliselt keraja kujuga. Valgul võib olla ka kvaternaarstruktuur, mis tekib kahe või enama tertsiaarstruktuuriga aminohappe ahela liitumisel.
Valkude struktuur võib muutuda. Mõne keskkonnateguri, näiteks kõrge temperatuuri toimel katkevad valgusisesed sidemed, valkude sekundaar- või tertsiaarstruktuur laguneb ja aminohappe ahel muutub sirgeks. Sellist protsessi nimetatakse valgu denaturatsiooniks. Valgu denatureerumist võivad põhjustada ka happelisus, mehaaniline töötlus (näiteks munavalge vahustamine), mitmesugused kiirgused ja raskmetallid. Denatureerunud valgu kahe- ja kolmemõõtmeline struktuur võivad mõnikord taastuda, kui kahjustavate tegurite mõju lõpeb. Inimese organismis hakkavad valgud denatureeruma, kui keha temperatuur on üle 42 ℃, sellepärast on väga kõrge palavik eluohtlik.
Mõisted
- valgud – orgaanilised molekulid, mida rakud valmistavad aminohapetest
- aminohapped – amino- ja karboksüülrühmast ning igale aminohappele iseloomulikust kõrvalahelast koosnevad molekulid, mis moodustavad omavaheliste peptiidsidemete abil valkusid
- asendamatud aminohapped – aminohapped, mida on vaja valgusünteesiks, kuid mida organism ise ei tooda, vaid peab saama toidust
- valgu primaarstruktuur – valgu aminohappeline järjestus
- valgu sekundaarstruktuur – aminohappe ahela spiraaliks keerdumisel või kõrvalahelate kokkuvoltimisel tekkiv struktuur, mida hoiavad koos vesiniksidemed
- valgu tertsiaarstruktuur – sekundaarstruktuuriga valgu kokkuvoltimisel tekkiv kerajas struktuur
- valgu kvaternaarstruktuur – kahe või enama tertsiaarstruktuuriga aminohappe ahela liitumisel tekkiv struktuur
- denatureerumine – valkude sekundaar- või tertsiaarstruktuuri lagunemine välise teguri, näiteks temperatuuri, happe, aluse või mehhaanilise mõjutamise toimel
