Valgud (0)

Tallinna Ülikool
Kasvatusteaduste Instituut
VALGUD
Referaat
Tallinn 2011
Valkude üldiseloomustus
Valgud ehk proteiinid on biopolümeerid, mille monomeerideks on aminohappejäägid. Valgu molekul koosneb paljudest üksteise järele seotud aminohapetest. Biopolümeerideks nimetatakse valke seetõttu, et valgud moodustuvad vaid elusorganismides. Valgud täidavad organismis nii ehituslikku, transport-, retseptor -, regulatoorseid ülesandeid kui ka kaitse-, liikumis- ja energeetilist funktsiooni.
Valkainete klassifikatsioon
Valkained jagatakse peamiselt lahustuvuse , sadestatavuse ja osalt ka keemiliste omaduste alusel kahte rühma:
1) proteiinideks ehk lihtvalkudeks
2) proteiidideks ehk liitvalkudeks.
Lihtvalkude rühma kuuluvad valgud, mis hüdrolüüsimisel annavad ainult aminohappeid , teise rühma valgud, mis hüdrolüüsuvad lihtvalkudeks ja mõneks mittevalgulise loomuga ühendiks, mida harilikult nimetatakse valgud „proteetiliseks rühmaks“.
Proteiinid ehk lihtvalgud
Proteiinid moodustavad peamisi koe- ja varuvalkaineid.
Albumiinid on valgud, mis kergesti lahustuvad vees, lahjendatud hapetes, leelistes ja neutraalsete soolade lahustes, koaguleeruvad kuumutamisel ja sadestuvad ammooniumsuldaadiga küllastunud lahustes. Loomseid albumiine sisaldub keha vedelikes, nõredes jne.
Globuliinid on valgud, mis alati kaasnevad albumiinidega. Moodustavad suurema osa seemnete valkainetest, välja arvatud teraviljade seemned.
Prolamiinid ja gluteliinid moodustavad teraviljade (jahu) valgu põhilise osa. Glüadiini ja gluteiini moodustavad teraviljade kleebise valgu. Selle sisaldusest sõltub rukki- ja nisujahu küpsetatavus.
Protamiinid ja histoonid on aluselised loomsed valgud.
Peptiidvalkudest on suure füsioloogilise tähtsusega hormoonid insuliin , oksütotsiin ja vasopressiin. Insuliin on loomorganismi suhkruainevahetust reguleeriv hormoon , mida produtseerib kõhunääre. Oksütotsiin ja vasopressiin on ajuripatsi tagasagaras produtseerivad hormoonid.
Fribrillaarsed proteiinid
Skleroproteiinid on mehaaniliselt tugevad, vees lahustumatud valgud, mis moodustavad organismi tugi- ja kattekudesid.
Kollageen moodustab sidekoe põhiaine. Sisaldub kõõlustes, kõhres, luudes ja mujal.
Elastiin sisaldub kõõluste elastsetes kiududes.
Müosiin sisaldub lihaskiududes.
Kreatiin on sarvkoes (epidernuses, juustes, villas, sulgedes, küüntes, kapjades, sarvedes ja soomustes) sisalduv valkaine .
Fibroiin sisaldub looduslikus siidis.
Proteiidid ehk liitvalgud
Liitvalgud koosnevad lihtvalgust ja sellega ühinenud mittevalgulisest komponendist ehk nn. prosteetilisest rühmast.
Fosfoproteiidides on prosteetiliseks rühmaks fosforhape. On oluliseks lüliks nii taimede kui ka loomade ainevahetuses.
Lipoproteiidides on lihtvalgud ühinenud fosfatiididega. Leidub nii taimsete kui loomsete rakkude tsütoplasmas ja plastiidides.
Glükoproteiidid on tähtsamaid liitvalke.
Kromoproteiidides on lihtvalgud seotud värvainetega. Nt rohelistes lehtedes CO2 assimilatsiooni katalüüsiv kloroplastiin (klorofüll + valk).
Nukleoproteiidides on lihtvalgud seotud nukleiinhapetega.
Nukleiinhapped on kõrgmolekulaarsed ühendid, mis nukleoproteiididena sisalduvad kõigis elusates rakkudes.
Valgu molekulide struktuur
Valgu uuringutes on erilist tähelepanu pööratud peptiidahelate võimalikele ruumilistele paiknemisviisidele, mille tulemuseks on püsivate konformatsioonide moodustumine. Spiraali olemasolu paljudes polüpeptiidides ja valkudes. Viimase peamiseks iseärasuseks on peptiidahelate keerdumine selliselt, et saad võimalikuks vesiniksidemete tekkimine amiidsete vesinikuaatomite ja karboksüülrühmade vahel iga nelja peptiidsideme järel. (Grandberg, 1979: 357) Sellest lähtuvalt on valgumolekulises kindlaks tehtud nelja struktuuri olemasolu.
Primaarstruktuur on aluseks valkude spesiifilisusele, kõrgemate struktuuritasemete kujunemisele ja tema muutused põhjustavad mitmeid nn. molekulaarseid haigusi. Võib öelda, et geneetiliselt determineeritud primaarstruktuur määrab ära antud valgu kõrgemad struktuuritasemed. Seega nn. ”molekulaarseks haiguse” põhjuseks on tihti mõne AH- jäägi asendumine normaalses primaarstruktuuris. ( Zilmer , Karelson , Vihalemm 1993: 31)
Sekundaarstruktuur on sisuliselt nõrkade vesiniksidemete abil fikseeritud konfiguratsioon. See tekib polüpeptiidi keerdumisel kruvikujuliseks heeliksiks või kõrvuti asetsevate ahelate voltumisel. Näiteks juuste ja küünte valkude ning ämblikuniidi ja siidi koostises olevate valkude lõplikuks tasemeks ongi sekundaarstruktuur. (Zilmer, Karelson, Vihalemm 1993: 33)
Tertsiaarstruktuur on kerajas -ellipsoidne ning moodustab stabiilse taseme. Selle formeerumise alused oleksid: 1) geneetiliselt determineeritud aminohapete järjestus polüpeptiidahelas ja 2) aminohapete radikaalide vastastikused toimed. Viimase taseme ehk tertsiaarstruktuuri stabiliseerivad nõrgad sidemed. Tänu mittekovalentsetele sidemetele struktuuris on selle teke äärmiselt kiire, spontaanne, kooperatiivne protsess nõrkade polüptiidahelate vahel. Kuna nõrku sidemeid on ahela erinevate osade vahel väga palju, on struktuur tegelikult tugevalt stabiliseerunud. (Zilmer, Karelson, Vihalemm 1993: 36-37)
Neljanda järgu struktuurist moodustab kvaternaarstruktuur , kus omavel on ühinenud kaks või enam polüpeptiidi (näiteks hemoglobiin ).
Valkude elementaarne koostis
Valkude koostisesse kuuluvad järgmised elemendid:
Süsinik 48,0...55,0 %
Vesinik 5,0...7,5 %
Hapnik 20,0...34,0 %
Lämmastik 15,0...19,5 %
Väävel 0,3...2,5 %
Peale loetletud komponentide sisaldavad mõned looduslikud valgud P, Fe, I, Cu, Zn, Br, Mn, Ca jt. elemente. Mainitud elementide sisaldus on tavaliselt madal (0,00001…0,3%), kuid nende juuresolek võimalab asjaomastel valkudel täita mitmesuguseid spetsiifilisi funktsioone (Fe - hemoglobiinis, I - kilpnäärme hormoonides jne.)
Kude, organ
Valgusisaldus %
Värskes koes
Kuivaines
Lihased
18…23
80
Maks
18…19
57
Põrn
17…18
84
Neerud
16…17
72
Süda
16…18
60
Peaaju
7…9
45
Tabel 1. Mõnede kudede ja organite valgusisaldus
(Männik 1985: 39)
Inimorganismis on alke umbes 40-45 %kuivkaalust. Taimedes on valgusialdus väiksem, bakterites jällegi kõrgem. Kudede valgusisaldus sõltub nende funktsioonist (näit. lihastes - kontraktiilsed valgud, maksas - rohkesti ensüüme, rasvkoes - transpor- ja struktuurvalgud) ning see muutub organismi individuaalse arengu jooksul ning haiguste korral (NB! diagnostika .
Valkude füüsikalised ja keemilised omadused
Valgud on enamasti värvuseta amorfsed ained. Valkudel ei ole kindlat sulamis- ja keemistemperatuuri. Nad söestuvad kuumutamisel, eritades „kõrbelõhna“. Mõningaid valke on saadud kristalsena ( hemoglobiini ja albumiini, pepsiini , insuliini jt.).
Looduslikud valgud lahustuvad vees, lahjendatud alkoholis ja neutraalsete soolade lahustes. Suurel määral sõltub lahustuvus temperatuurist, soolalahuse kontsentratsioonist ja pH-st.
Valkude sadestumine võib olla osaline või täielik, pöörduv või mittepöörduv. Valk
ude pöörduvat sadestumist nimetatakse väljasooldumiseks, mittepöörduvat kalgendumiseks, koaguleerumiseks ehk denatureerumiseks. Esimest rakendatakse tihti valkude eraldamisel ja puhastamisel, teisega puutume kokku valkude termilisel töötlemisel (kanamuna keetmisel ).
Valkainete kasutamine
Valkaineid ja neid sisaldavaid materjale kasutatakse esmajoones inimtoiduna ja loomasöödana. Valke sisaldavad materjalid on tihti tooraineks väga mitmesugustele tööstusharudele.
Suure tähtsusega on näiteks loomsete kiudude villa ja siidi ümbertöötamine tekstiiliks, toornahkade parkimine parknahaks ja kasusnahkadeks, liha ja kalade ümbertöötamine konservideks, piima ümbertöötamine kohupiimaks, juustuks ja kaseiiniks, loomsetest jäätmetest, nagu kontidest, liimi ja želatiini tootmine jne.
Kasutatud kirjandus
Grandberg, Igor. 1979. Orgaaniline Keemia. Tallinn: Kirastus Valgus
Männik, A. 1985. Biokeemia . Tallinn: Kirjastus Valgus
Sarapuu, Tago. 2003. Bioloogia Gümnaasiumile. Tartu
Zilmer, M, Karelson, E, Vihalemm, T. 1993. Üldine Biokeemia (I). Tartu Ülikool
A.Siim 1963. Orgaaniline keemia (lk 363-378)
http://en.wikipedia.org/wiki/Protein (viimati vaadatud 26.11.2011)
http://www.healthilife.ee/raamat/valgud.html (viimati vaadatud 26.11.2011)
http://www.miksike.ee/docs/referaadid2005/ensuumid_evelin.ht m ( viimati vaadatud 26.11.2011)
http://www.ti.ttu.ee/toitumisest/toitained/makrotoitained/valgud ( viimati vaadatud 26.11.2011)
6