Valkude roll organismis

 

Valkude roll on varustada organismi aminohapetega. Valkude ainevahetus seostub lahutamatult aminohapete omaga. Lähtuvalt aminohapete sünteesist, jagunevad organismid prototroofideks ja auksotroofideks. Esimesed on võimelised ise sünteesima kõiki oma elutegevuseks vajalikke aminohappeid. Auksotroofid (ka meie) on evolutsiooni käigus minetanud teatud aminohapete sünteesivõime.      
Neid asendamatuid aminohappeid peab meie organism kindlasti toiduga saama. Siin pole tegemist organismi puudujäägiga! Selline kohastumus võimaldab inimorganismil vastavate sünteesiradade arvelt ensüümide ja energia tuntavat kokkuhoidu.
Normaalne toitumine eeldab seda, et asendamatud aminohapped on igapäevases toidus olemas. Seega ei sobi normaalse metabolismi jaoks toitumisäärmused(veekuurid, paastud jms.). Samas tõuseb esiplaanile inimorganismi sõltuvus toidu kvaliteedist.

On teada, et ööpäevas lammutub inimorganismis umbes 400 g kehavalke! Samapalju ka sünteesitakse, et säiliks tasakaal. Järelikult valgud uuenevad pidevalt. Kõige kiiremini uuenevad soole limaskesta valgud, samuti maksa, pankrease, neerude ja vereplasma valgud. Aeglaselt asenduvad lihaste ja naha valgud. Valkude uuenemiseks vajalikud aminohapped saadakse metaboolsest vabade aminohapete fondist.

Organismi kudedes ja biovedelikes olevat üleüldist vabade aminohapete hulka saame vaadelda metaboolse vabade aminohapete fondina - valkude ja teiste biomolekulide sünteesiks kättesaadavate aminohapete kogumina.       
Metaboolse vabade aminohapete fondi täitumiseks meie organismis on põhiliselt neli erinevat viisi: toiduvalkude seedimine ja selle käigus moodustunud aminohapete imendumine; koevalkude lammutamine (valkude vananemine või kudede kahjustumine); seedekulglasse jõudnud seedenõrede koostises olevate ensüümvalkude lammutamine aminohapeteks ja nende imendumine; asendatavate aminohapete süntees süsivesikute arvelt. Rõhutame, et toiduvalgud on selle fondi normaalse taseme säilitamiseks äärmiselt olulised.

Valgud annavad oma osa ka keha üldisesse energeetilisse metabolismi. See toimub põhiliselt nälgimise või pikaajalise füüsilise koormuse, näiteks suusamaratoni korral, mitte aga normaalsel elutegevusel ja toitumisel. Valgu lammutamisel saadud aminohapete süsinikskelett võib muunduda kas veresuhkruks ehk glükoosiks (enamus aminohappeid) või ketokehadeks (leutsiin, fenüülalaniin ja türosiin).

Valkude asendamatud ülesanded organismis

Valkude asendamatus võrreldes teiste toitainetega avaldub nende rohketes ja erilistes ülesannetes inimorganismis.      
Esmane valkude biofunktsioon on ensümaatiline ehk biokatalüütiline.   
Nii on inimorganismis ligikaudu 50000...60000 erinevat valku, neist umbes 2000...2150 on ensüümid. Ensüümid moodustavad inimorganismis valkude üldhulgast kõigest 3,5…4%, kuid kindlustavad kõikide biokeemiliste reaktsioonide toimumise vajaliku kiirusega.

Bioregulatoorne funktsioon - selle all peetakse silmas ainevahetuse ja metabolismi reguleerimist valguliste hormoonide poolt. Tüüpiliseks näiteks on siin kõhunäärme insuliin ja glükagoon (vastandtoimega hormoonid!), mis kontrollivad süsivesikute ainevahetust (metabolismi).

Retseptoorne funktsioon - retseptorite koostis ja toime rajaneb valkudel. ( Näiteks rakumembraani pinnaretseptorid. )

Ehituslik funktsioon - siia kuulub toiduvalkude komponentide kasutamine biostruktuuride loomiseks ja suurendamiseks (biomembraanide ja tsütoskeleti tubuliin, küünte ja juuste keratiin, kõõluste kollageen, kromosoomide histoonid jne).

Kontraktsiooni kindlustamine - see tähendab keemilise energia muundamist vastavate valkude abil mehhaaniliseks. Näiteks lihaskoe aktiin, müosiin, mikrotorukeste ja -filamentide valgud.

Varuaineline ehk toiteline funktsioon - see on valkude kasutamine arenevate isendite toiduks. Siia kuuluvad näiteks munaalbumiin ja rinnapiima kaseiin.

Energeetiline funktsioon - 1 g valgu täielikul lõhustumisel CO2 ja H2O moodustumiseni vabaneb 4 kcal energiat. Inimorganismis kaetakse valkude oksüdatsiooni arvelt umbes 10-15% üldisest energiavajadusest.

Kahjustustamise funktsioon - albumiinid, näiteks munavalge- ja piimavalgud, seovad vastavate rühmade abil raskmetalle ja alkaloide, mistõttu neid kasutatakse nende mürkide neutraliseerimiseks maos.

Transpordifunktsioon - valkudega seostunud ainete transport biovedelikes, näiteks vere albumiin transpordib rasvhappeid, hemoglobiin kindlustab hapniku ja osaliselt süsihappegaasi transpordi, transferriin transpordib rauaioone.

Kaitsefunktsioon - aktiivse kaitse tagavad võõrorgaanika vastased antikehad, vere hüübimisfaktorid, vere pH regulaatorvalgud, kaitsevalgud madalate ja kõrgete temperatuuride mõju eest. Passiivsed kaitsevalgud on teatud määral samastatavad struktuurvalkudega (näiteks nahavalgud).

Geeniregulatoorne funktsioon - valgulised faktorid osalevad transkriptsiooni alustamises ja lõpetamises, kontrollivad selle täpsust ja sagedust.

Eeltoodud loetelust tuleneb üliselgelt, kui oluline on normaalne valkude süntees ja uuenemine organismis. Selle vältimatuks eelduseks on aga vajalike vabade aminohapete olemasolu meie organismis. Et neid aminohappeid peab organismis olema nõutavates vahekordades ja piisavates hulkades, siis omandab õige toitumine erilise tähtsuse. S.t. tuleb süüa võimalikult erinevaid täisväärtuslike proteiini lähteid.

Aminohapete ülesanded

Aminohappeid saab jaotada asendamatuteks ja asendatavateks. Asendamatuid aminohappeid ei suuda inimorganism sünteesida ja seega peab ta need saama toiduvalkudest. Valkude ehitusüksustena kasutab inimorganism 20 aminohapet. Neid nimetatakse põhiaminohapeteks. Paljudel põhiaminohapetel (ja ka valkudes mitteleiduvatel aminohapetel) on veel teatud iseäralikke ülesandeid, millest annab ülevaate alljärgnev lühitutvustus.

Metioniin on asendamatu aminohape, mis on põhiline metüülrühma doonor inimorganismis (näiteks närvitegevuseks vajaliku atsetüülkoliini sünteesil, kehavõõraste ühendite detoksikatsioonil jne). Metioniin on veel tsüsteiini ja meile vähemtuntud ning valkude koostises mitteesinevate aminohapete karnitiini ja tauriini (vt. allpool) eelühendiks.

Trüptofaan on asendamatu aminohape, mis on näiteks vitamiini niatsiin ning neuroülekandeaine serotoniini eelühend.

Fenüülalaniin on asendamatu aminohape ning ta on aminohappe türosiin eelühend. Kui organism saab piisavalt türosiini, pole fenüülalaniini vajadus eriti akuutne. Türosiini vajatakse muuhulgas ka türoksiini ja adrenaliini (need on hormoonid!) ning pigmendi melaniin sünteesiks.

Valiin, leutsiin, isoleutsiin on kõik asendamatud aminohapped. Et nende radikaal on hargnenud, rühmitatakse neid tavaliselt hargnenud külgahelaga aminohapete hulka. Neid aminohappeid kasutatakse traumade ja mõningate raskete haiguste ravis. Raviefekti on saadud ka neerupuudulikkuse ja maksahaiguste puhul. Sellealased uuringud jätkuvad.

Lüsiin on asendamatu aminohape. Inimorganismis on lüsiini hulgaliselt DNA-ga seostuvate histoonvalkude koostises. Viimased osalevad DNA kokkupakkimises, kaitsevad DNA-d nukleaaside eest ja tagavad ka geeniekspressiooni regulatsiooni.

Nüüd tutvume põgusalt veel ühe aminohappega, mis ei kuulu põhiaminohapete hulka, kuid mille vastu on viimasel ajal ilmutatud elavat huvi.   
Tauriin oli vähe tuntud, sest valkudes teda ei leidu. Nüüdisajal on ta meditsiini jaoks 'taasavastatud' väävlit sisaldav aminohape, mis moodustub metioniinist. See aminohape on oluline imikute toitesegude komponent. Toitesegu koostise lähendamiseks rinnapiimale lisatakse alates 1984. aastast kvaliteetsetele kuivsegudele tauriini. Vabadest aminohapetest on just tauriini rinnapiimas kõige rohkem (vereplasmas on selle ühendi sisaldus 0,2...0,8 mg%). Tauriini allikateks on loomsed valgud, kuid ta puudub täielikult taimses toidus. Tauriin osaleb sapphapete sünteesis, südamelöökide regulatsioonis, aju neuronite ja kesknärvisüsteemi aktiivsuses, membraanide stabiilsuse säilitamisel ja nägemisfunktsioonis. Tauriini tausta iseloomustatakse märksõnaga stabiliseerimine.

Täis- ja väheväärtuslik proteiin

Toiduvalgud jaotatakse asendamatute aminohapete sisalduse ja vahekorra põhjal täis- ja väheväärtuslikeks.   
Täisväärtuslikud valgud sisaldavad asendamatuid aminohappeid inimorganismi vajadustele vastavates hulkades ja sobivates vahekordades. Täisväärtuslikud on loomse päritoluga valgud: muna, piima, juustu ja liha valgud.         
Väheväärtuslikud valgud on sellised, kus asendamatutest aminohapetest puudub kas üks või rohkem. Sellised on enamus taimseid valke: terade, kaunviljade, pähklite ja seemnete valgud. Segatoidus loomsed ja taimsed valgud täiendavad üksteist.
Kuigi erinevate, ainult taimsete valkude kooskasutus võib toitujale tagada enam-vähem täisväärtusliku, tasakaalustatud valgusegu(taimetoitlased), pole sellisel kombineerimisel sügavat mõtet. Rõhutame siinkohal, et see eeldab väga korrektseid ja täpseid teadmisi taimsete valkude aminohappelisest koostisest ning tarbitavate taimsete toitude igapäevaste koguste täpset arvestamist.     
Teiseks, inimorganismi satub taimedega ka terve rida täiesti mittevajalikke ühendeid.
Kolmandaks, eluks vajalike aminohapete probleemi lahendamiseks pole tarvis seedekulglat, aga sisuliselt kogu organismi üle koormata taimsete ballastainetega.

Inimorganismi valguvajaduse määramiseks on vajalikud mitmed arusaamad ja näidud ning alljärgnevalt me neid ka tutvustame. Valguvajaduse hindamiseks määratakse nii valgu hulk kui ka tema kvaliteet.

Milline on organismi valguvajadus

Valgu hulka vaadeldakse kui organismile vajalikku üldist valgukogust. Tarbitavate toiduvalkude kogus peab tagama tasakaalustatud lämmastikubilansi. Minimaalselt kõlbab isegi selline toiduvalgu kogus, mis kindlustab organismile vajaliku lämmastiku saamise ja eritumise tasakaalu. Tegelik valguvajadus on minimaalsest tunduvalt suurem, arvestades seda, et toiduvalke on vaja väga erinevate biofunktsioonide täitmiseks. Tarbitava valgu kogus sõltub otseselt ka konkreetse toiduvalgu aminohappelisest koostisest.           
Inimesele sobiva aminohappelise koostisega valke on toiduks vähem vaja võrreldes väheväärtuslike valkudega. Konkreetse indiviidi toiduvalkude vajadus sõltub mitmest faktorist, millest tähtsamad on: organismi kehakaal, sugu, vanus, füsioloogiline seisund, kehaline aktiivsus, lihasmass jne. Raseduse ja imetamise ajal on organismi valguvajadus suurenenud. Imikute absoluutne valgutarve arvestatuna grammides kehakaalu kilogrammi kohta on küllaltki suur. Organismi vanuse kasvades tarbitava toiduvalgu absoluutne hulk ja vajadus hoopiski suurenevad, sest ka organismi kehamass suureneb.   
Enamasti arvatakse, et vananenud organismi valguvajadus väheneb. Kuid on ka risti vastupidiseid seisukohti, mis väidavad, et vanemas eas (alates 60-ndast eluaastast) on lämmastiku tasakaalu säilitamiseks vaja rohkem toiduvalku, sest energeetiliste substraatide tarbimine on vähenenud ja sellele eale iseloomulikud haigused suurendavad valguvajadust. Valgu hulka arvestatakse tavaliselt saleda indiviidi kui etaloni suhtes, lähtudes seejuures inimese pikkusest ja kaalust. Soovitatavat valguhulka võib anda ka protsendina üldisest energiavajadusest. Sellisel juhul on valgu katta 10...15 % (tavaliselt 12...13%) üldisest organismi energiavajadusest.

Valgu bioväärtus         

Proteiini väärtus sõltub temas leiduvate asendamatute aminohapete sisaldusest ja inimorganismile sobivast vahekorrast, järelikult valguvajaduse lõplik väärtusmõõt rajaneb kvaliteedil. Standardvalguks on võetud täisväärtuslik munavalk, mille väärtus on võrdsustatud 100-ga.         
Teisi toiduvalke võrreldakse munavalguga, arvestades neis leiduvate asendamatute aminohapete suhtelist sisaldust. Nii leitakse kõige vähem esindatud asendamatu aminohappe hulk antud toiduvalgus ja arvutatakse mitu protsenti see moodustab munavalgu vastava aminohappe hulgast.          
Kõige enam limiteerib proteiini väärtust kolme asendamatu aminohappe - metioniini, trüptofaani ja lüsiini vähesus.