Klasyfikacja plastochinonu, struktura chemiczna i funkcje

The plastochinon (PQ) jest lipidową cząsteczką organiczną, szczególnie izoprenoidem rodziny chinonów. W rzeczywistości jest to wielonienasycona pochodna łańcucha bocznego chinonu, która uczestniczy w fotosystemie fotosystemu II.

Znajduje się w błonie tylakoidowej chloroplastów i ma bardzo aktywny charakter niepolarny na poziomie molekularnym. Rzeczywiście, nazwa plastochinon pochodzi z jego lokalizacji w chloroplastach roślin wyższych.

Podczas fotosyntezy promieniowanie słoneczne jest wychwytywane w systemie FS-II przez chlorofil P-680, a następnie utleniane przez uwalnianie elektronu. Ten elektron wznosi się na wyższy poziom energii, który jest odbierany przez cząsteczkę akceptora wyborców: plastochinon (PQ).

Plastochinony są częścią elektronicznego łańcucha transportu fotosyntezy. Są miejscem integracji różnych sygnałów i kluczowym elementem odpowiedzi RSp31 na światło. Na FS-II przypada około 10 PQ, które są zredukowane i utlenione zgodnie ze stanem funkcjonalnym urządzenia fotosyntetycznego.

Dlatego elektrony są przenoszone przez łańcuch transportowy, w którym interweniuje kilka cytochromów, aby następnie dotrzeć do plastocyaniny (PC), która przeniesie elektrony do cząsteczek chlorofilu FS-I.

Indeks

• 1 Klasyfikacja
• 2 Struktura chemiczna
  • 2.1-Biosynteza
• 3 funkcje
  • 3.1 Faza światła (PS-II)
• 4 odniesienia

Klasyfikacja

Plastochinon (C₅₅H₈₀O₂) jest cząsteczką związaną z pierścieniem benzenowym (chinonem). W szczególności jest to izomer cykloheksadionu, charakteryzujący się tym, że jest związkiem aromatycznym zróżnicowanym potencjałem redoks.

Chinony są pogrupowane na podstawie ich struktury i właściwości. W tej grupie benzochinony są zróżnicowane, generowane przez natlenienie hydrochinonów. Izomery tej cząsteczki to orto-benzochinon i dla-benzochinon.

Z drugiej strony plastochinon jest podobny do ubichinonu, ponieważ należą do rodziny benzochinonów. W tym przypadku oba służą jako akceptor elektronów w łańcuchach transportowych podczas fotosyntezy i oddychania beztlenowego.

Związany z jego stanem lipidowym, jest zaliczany do rodziny terpenów. Oznacza to, że te lipidy, które tworzą pigmenty roślinne i zwierzęce, nadają kolor komórkom.

Struktura chemiczna

Plastochinon tworzy aktywny pierścień benzenochinonu związany z łańcuchem bocznym poliizoprenoidu. W rzeczywistości heksagonalny pierścień aromatyczny jest związany z dwiema cząsteczkami tlenu za pomocą podwójnych wiązań na węglach C-1 i C-4.

Ten pierwiastek przedstawia łańcuch boczny i składa się z dziewięciu połączonych ze sobą izoprenów. W związku z tym jest to politerpen lub izoprenoid, to znaczy polimery węglowodorowe o pięciu atomach węgla izoprenu (2-metylo-1,3-butadien).

Podobnie jest to prenylowana cząsteczka, która ułatwia wiązanie z błonami komórkowymi, podobnie jak kotwice lipidowe. Pod tym względem do łańcucha alkilowego dodano grupę hydrofobową (grupa metylowa CH3 rozgałęziona w pozycji R3 i R4).

-Biosynteza

Podczas procesu fotosyntezy plastochinon jest syntetyzowany w sposób ciągły ze względu na krótki cykl życia. Badania w komórkach roślinnych wykazały, że ta cząsteczka pozostaje aktywna od 15 do 30 godzin.

Rzeczywiście, biosynteza plastochinonu jest bardzo złożonym procesem, obejmującym do 35 enzymów. Biosynteza ma dwie fazy: pierwsza występuje w pierścieniu benzenowym, a druga w łańcuchach bocznych.

Faza początkowa

W początkowej fazie przeprowadza się syntezę pierścienia chinonowo-benzenowego i łańcucha prenylowego. Pierścień otrzymany z łańcuchów bocznych tyrozyny i prenylu jest wynikiem aldehydu glicerynowego-3-fosforanu i pirogronianu.

W oparciu o rozmiar łańcucha poliizoprenoidowego ustala się rodzaj plastochinonu.

Reakcja kondensacji pierścienia z łańcuchami bocznymi

Następna faza obejmuje reakcję kondensacji pierścienia z łańcuchami bocznymi.

Homogeniczny kwas (HGA) jest poprzednikiem pierścienia benzenowo-chinonowego, który jest syntetyzowany z tyrozyny, procesu, który zachodzi dzięki katalizie enzymatycznego aminotransferazy tyrozynowej.

Ze swej strony prenylowe łańcuchy boczne pochodzą ze szlaku fosforanu metyloerytrytolu (MEP). Łańcuchy te są katalizowane przez syntetazę difosforanu solanesylu z wytworzeniem difosforanu solanilu (SPP).

Fosforan metyloerytrytolu (MEP) stanowi szlak metaboliczny biosyntezy izoprenoidowej. Po utworzeniu obu związków następuje kondensacja kwasu homogenizystowego z łańcuchem difosforanu solanilu, reakcja katalizowana przez enzym homogentistato solanesil-transferasa (HST).

2-dimetylo-plastochinon

W końcu powstaje związek zwany 2-dimetylo-plastochinonem, który później z interwencją enzymu metylotransferazy pozwala uzyskać jako produkt końcowy: plastochinon.

Funkcje

Plastochinony ingerują w fotosyntezę, proces zachodzący przy interwencji energii ze światła słonecznego, w wyniku czego materia organiczna jest bogata w energię z przemiany substratu nieorganicznego.

Faza świetlna (PS-II)

Funkcja plastochinonu jest związana z fazą świetlną (PS-II) procesu fotosyntezy. Cząsteczki plastochinonu uczestniczące w transferze elektronów nazywane są Q A i Q B.

Pod tym względem fotosystem II (PS-II) jest kompleksem zwanym oksydoreduktazą wodno-plastochinonową, w którym wykonywane są dwa podstawowe procesy. Utlenianie wody jest katalizowane enzymatycznie i następuje redukcja plastochinonu. W tej aktywności fotony o długości fali 680 nm są absorbowane.

Cząsteczki Q A i Q B różnią się sposobem przenoszenia elektronów i szybkości transferu. Dodatkowo dla rodzaju wiązania (miejsce wiązania) z fotosystemem II. Mówi się, że Q A jest stałym plastochinonem, a Q B jest ruchomym plastochinonem.

Wszakże Q A to obszar przywiązania do fotosystemu II, który akceptuje dwa elektrony w zmienności czasu pomiędzy 200 a 600 nas. W przeciwieństwie do tego, Q B ma zdolność łączenia i odłączania fotosystemu II, akceptując i przenosząc elektrony do cytochromu.

Na poziomie molekularnym, gdy Q B jest zmniejszone, jest ono wymieniane na inny zestaw wolnych plastochinonów w błonie tylakoidów. Pomiędzy Q A i Q B znajduje się niejonowy atom Fe (Fe)⁺²), która uczestniczy w transporcie elektronicznym między nimi.

Podsumowując, QB oddziałuje z resztami aminokwasowymi w centrum reakcji. W ten sposób Q A i Q B uzyskują dużą różnicę potencjałów redoks.

Ponadto, ponieważ Q B jest słabo związany z błoną, można go łatwo oddzielić przez zredukowanie do QH 2. W tym stanie jest on zdolny do przenoszenia wysokoenergetycznych elektronów otrzymanych z Q A do kompleksu cytochromu bc1 8.

Referencje

1. González, Carlos (2015) Fotosynteza. Źródło: botanica.cnba.uba.ar
2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) Fotosynteza: podstawowe aspekty. Reduca (biologia). Seria fizjologii roślin. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
3. Petrillo, Ezequiel (2011) Regulacja alternatywnego składania w roślinach. Wpływ światła przez sygnały wsteczne i metylotransferazę białkową PRMT5.
4. Sotelo Ailin (2014) Fotosynteza. Wydział Nauk ścisłych, przyrodniczych i geodezyjnych. Katedra Fizjologii Roślin (Przewodnik Study).