Erinevaid valke on looduses sisuliselt lõputult. Näiteks inimese rakkudes on leitud umbes pool miljonit erinevat valku. Igal valgumolekulil on üks kindel ülesanne. Valgud (ehk proteiinid) on polümeerid, mille monomeerideks on aminohappejäägid. Erinevaid aminohappeid on 20. Valke sünteesitakse ribosoomides.

Aminohappe üldvalem. Erinevaid radikaale (R) on 20.

Valgu hiidmolekul on mitmeti kokkukeerdunud polümeer.

Aminohappejäägid on erinevas järjestuses ning nende hulk valgumolekulis erineb. See võimaldab ka sedavõrd suure hulga erinevate valkude moodustumise. Valgu ülesande määrab aminohappeline järjestus, mille määrab DNA.

Kuue sagedamini esineva aminohappemolekuli struktuurvalemid.

Aminohapete ühinemisel tekib peptiidside ning eraldub veemolekul.

Keemiliselt tugev peptiidside laguneb üksnes hapetes keetmisel. Denaturatsiooni (ehk valgustruktuuri muutuse) teel hävineb valgu kvaternaarstruktuur. Näiteks muna praadimine või vahustamine või juuste lokkimine hävitavad valgu kõrgemat järku struktuuri. Palavik denatureerib (seega on palavik otsene kaitsereaktsioon) inimese kehas haigustekitajate valke. Denaturatsioon võib toimuda:

•       Mehhaanilisel teel

•       Kõrge temperatuuri toimel

•       Keemilisel teel

•       Kiirguse toimel

Valkude ülesandeid:

•       Struktuurne — valk on rakumembraanide koostisosa. Näiteks on tugevad bioloogilised struktuurid valgulised: küünised, karvad suled, kabjad, sarved, viiruste kapslid jne. Tegelikult on valgud kõikide organellide ehitusmaterjaliks, kuna enamikku organellidest ümbritsevad membraanid.

•       Ensümaatiline — ensüümid kiirendavad reaktsioone. Näiteks süljes sisalduv valk (enamasti nimetatakse valke vastavalt nende toimele, antud juhul: ensüüm) amülaas lagundab suus tärklist. Ensüümid on valgud, mis võivad biokeemilise reaktsiooni kiirust suurendada kuni 10²⁰ korda. Ensüümid töötavad vitamiinide juuresolekul. Nagu valkudel ikka, on ka igal ensüümil üks ülesanne. Reaktsiooni käigus ensüüm ise ei muutu ning nende toime sõltub pH-st ja temperatuurist.

•       Transpordifunktsioon —  näiteks transpordib valk hemoglobiin hapnikku. Ka membraanides sisalduvad valgud aitavad aineid aktiivselt läbi membraani transportida.

•       Regulatoorne — paljud hormoonid on vajalikud bioreaktsioonide käivitamiseks või kiirendamiseks. Näiteks insuliin reguleerib veresuhkru sisaldust, muutes üleliigse glükoosi glükogeeniks,  ja valgulised histoonid osalevad geeni aktiivsuse regulatsioonis.

•       Retseptoorne — rakumembraanide valgulised pinnaretseptorid edastavad välissignaale.

•       Liikumisfunktsioon — valkudest koosnevad lihakoe valgud (aktiin, müosiin), protistide viburid ja ripsmed, ent ka rakkude kääviniidid (nähtavad mitoosi käigus).

•       Varuaine — näiteks piimas sisalduv kaseiin või munavalge on valgud.

• Seesmine kaitsefunktsioon — kattevalgud, vere hüübimist võimaldavad valgud. Valgud on ka antikehade koostises.

•       Väline kaitsefunktsioon — nt putukate (mesilased) või roomajate (madude) mürk on valguline. Karvad kaitsevad imetajaid, karvade koostises on valk keratiin. Kõõluste peamiseks koostisosaks on kollageen. Seda esineb ka nahas, mis teeb naha vastupidavaks. Naha teeb elastseks teine valk — elastiin.

•       Energeetiline — ühe grammi valgu lõhustumisel vabaneb 17,6 kJ energiat. See on sama palju kui süsivesikute lagunemisel. Organism ei kasuta kuigi palju valke energia saamiseks, kuna söödud aminohapetest ehitatakse oma kehale vajalikud valgud. Ööpäevas lagundatakse umbes 400 g oma kehavalke, sama palju sünteesitakse uusi. Päevas on soovitav tarbida umbes 1 gramm valke iga kehakilogrammi kohta.

•       Muud funktsioonid — näiteks ka ämblikuvõrgu materjaliks on valk.