Klasifikácia plastochinónu, chemická štruktúra a funkcie



plastochinon (PQ) je lipidová organická molekula, konkrétne izoprenoid chinónovej rodiny. V skutočnosti ide o polynenasýtený derivát bočného reťazca chinónu, ktorý sa zúčastňuje fotosystému II fotosystému.

Nachádza sa v tylakoidnej membráne chloroplastov a má na molekulárnej úrovni veľmi aktívny nepolárny charakter. Skutočne, názov plastochinón pochádza z jeho umiestnenia v chloroplastoch vyšších rastlín.

Počas fotosyntézy sa slnečné žiarenie zachytáva v systéme FS-II pomocou chlorofylu P-680 a potom oxiduje uvoľňovaním elektrónu. Tento elektrón stúpa na vyššiu úroveň energie, ktorú zachytáva molekula akceptora voliča: plastochinón (PQ).

Plastochinóny sú súčasťou elektronického fotosyntetického transportného reťazca. Sú miestom integrácie rôznych signálov a kľúčovým prvkom v odozve RSp31 na svetlo. Existuje približne 10 PQ na FS-II, ktoré sú redukované a oxidované podľa funkčného stavu fotosyntetického zariadenia.

Preto sa elektróny prenášajú cez transportný reťazec, do ktorého zasahuje niekoľko cytochrómov, potom sa dostanú do plastokyanínu (PC), ktorý prenáša elektróny na molekuly chlorofylu FS-I.

index

  • 1 Klasifikácia
  • 2 Chemická štruktúra
    • 2.1-Biosyntéza
  • 3 Funkcie
    • 3.1 Svetelná fáza (PS-II)
  • 4 Odkazy

klasifikácia

Plastochinón (C55H80O2) je molekula spojená s benzénovým kruhom (chinón). Konkrétne ide o izomér cyklohexadiónu, vyznačujúci sa tým, že je aromatickou zlúčeninou diferencovanou svojím redoxným potenciálom.

Chinóny sú zoskupené podľa ich štruktúry a vlastností. V rámci tejto skupiny sú benzochinóny diferencované, generované okysličovaním hydrochinónov. Izoméry tejto molekuly sú orto-benzochinón a. \ t pre-benzochinón.

Na druhej strane je plastochinón podobný ubichinónu, pretože patrí do skupiny benzochinónov. V tomto prípade oba slúžia ako akceptor elektrónov v transportných reťazcoch počas fotosyntézy a anaeróbneho dýchania.

Je spojený so stavom lipidov a je zaradený do skupiny terpénov. To znamená, že lipidy, ktoré tvoria rastlinné a živočíšne pigmenty, dodávajú bunkám farbu.

Chemická štruktúra

Plastochinón je tvorený aktívnym kruhom benzén-chinónu asociovaného s bočným reťazcom polyizoprenoidu. V skutočnosti je šesťuholníkový aromatický kruh viazaný na dve molekuly kyslíka prostredníctvom dvojitých väzieb na atómoch C-1 a C-4..

Tento prvok predstavuje bočný reťazec a je zložený z deviatich izoprénov spojených dohromady. Je to teda polyterpén alebo izoprenoid, to znamená uhľovodíkové polyméry s 5 atómami uhlíka izoprén (2-metyl-1,3-butadién)..

Podobne je to prenylovaná molekula, ktorá uľahčuje väzbu na bunkové membrány, podobne ako lipidové kotvy. V tomto ohľade bola k jeho alkylovému reťazcu pridaná hydrofóbna skupina (metylová skupina CH3 rozvetvená v polohe R3 a R4).

-biosyntéza

Počas fotosyntetického procesu sa plastochinón kontinuálne syntetizuje vďaka svojmu krátkemu životnému cyklu. Štúdie v rastlinných bunkách určili, že táto molekula zostáva aktívna medzi 15 až 30 hodinami.

Biosyntéza plastochinónu je skutočne veľmi zložitý proces, ktorý zahŕňa až 35 enzýmov. Biosyntéza má dve fázy: prvá sa vyskytuje v benzénovom kruhu a druhá v bočných reťazcoch.

Počiatočná fáza

V počiatočnej fáze sa uskutočňuje syntéza chinón-benzénového kruhu a prenylového reťazca. Kruh získaný z tyrozínových a prenylových bočných reťazcov je výsledkom glyceraldehyd-3-fosfátu a pyruvátu.

Na základe veľkosti polyizoprenoidového reťazca je stanovený typ plastochinónu.

Kondenzačná reakcia kruhu s bočnými reťazcami

Ďalšia fáza zahŕňa kondenzačnú reakciu kruhu s bočnými reťazcami.

Kyselina homogentistická (HGA) je predchodcom benzén-chinónového kruhu, ktorý je syntetizovaný z tyrozínu, čo je proces, ku ktorému dochádza vďaka katalýze enzýmu tyrozín amino-transferázy..

Prenylové bočné reťazce pochádzajú z dráhy metyl-erytritol fosfátu (MEP). Tieto reťazce sú katalyzované enzýmom solanesyl-difosfátsyntetázou za vzniku solanesyl-difosfátu (SPP)..

Metyl-erytritol fosfát (MEP) predstavuje metabolickú cestu biosyntézy izoprenoidov. Po vytvorení oboch zlúčenín dochádza ku kondenzácii homogenístikovej kyseliny s reťazcom solanesil-difosfátu, pričom reakcia je katalyzovaná enzýmom homogentistato solanesil-transferasa (HST)..

2-dimetyl-plastochinon

Nakoniec vzniká zlúčenina nazývaná 2-dimetyl-plastochinón, ktorá neskôr s intervenciou enzýmu metyl-transferázy umožňuje získať ako konečný produkt: plastochinón.

funkcie

Plastochinóny zasahujú do fotosyntézy, čo je proces, ktorý sa vyskytuje pri zásahu energie zo slnečného žiarenia, čo má za následok organickú hmotu bohatú na energiu z transformácie anorganického substrátu..

Svetelná fáza (PS-II)

Funkcia plastochinónu je spojená so svetelnou fázou (PS-II) fotosyntetického procesu. Molekuly plastochinónu, ktoré sa zúčastňujú prenosu elektrónov, sa nazývajú QA a QB.

V tomto ohľade je fotosystém II (PS-II) komplexom nazývaným voda-plastochinón oxido-reduktáza, kde sa uskutočňujú dva základné procesy. Oxidácia vody sa katalyzuje enzymaticky a dochádza k redukcii plastochinónu. V tejto aktivite sa absorbujú fotóny s vlnovou dĺžkou 680 nm.

Molekuly QA a QB sa líšia spôsobom prenosu elektrónov a rýchlosťou prenosu. Okrem toho pre typ väzby (väzbové miesto) s fotosystémom II. Hovorí sa, že QA je fixný plastochinón a QB je mobilný plastochinón.

Koniec koncov, Q A je oblasť pripojenia k fotosystému II, ktorá prijíma dva elektróny v časovej variácii medzi 200 a 600 nami. Naproti tomu Q B má schopnosť pripojiť sa a odpojiť fotosystém II, prijímať a prenášať elektróny na cytochróm.

Na molekulárnej úrovni, keď je QB redukovaná, je zamenená za inú zo sady voľných plastochinónov v tylakoidnej membráne. Medzi QA a QB je neiónový atóm Fe (Fe)+2), ktorá sa zúčastňuje na elektronickej preprave medzi nimi.

Súhrnne, QB interaguje s aminokyselinovými zvyškami v reakčnom centre. Týmto spôsobom QA a QB získajú veľký rozdiel v redox potenciáloch.

Okrem toho, pretože QB je slabo viazaný na membránu, môže byť ľahko oddelený redukciou na QH 2. V tomto stave je schopný prenášať elektróny s vysokou energiou prijaté z QA do komplexu cytochrómu bc1 8.

referencie

  1. González, Carlos (2015) Fotosyntéza. Zdroj: botanica.cnba.uba.ar
  2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) Fotosyntéza: Základné aspekty. Reduca (Biológia). Série Fyziológia rastlín. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
  3. Petrillo, Ezequiel (2011) Regulácia alternatívneho spájania v rastlinách. Účinky svetla retrográdnymi signálmi a proteín metyltransferáza PRMT5.
  4. Sotelo Ailin (2014) Fotosyntéza. Fakulta exaktných, prírodných a zemepisných vied. Predseda fyziologie rastlín (Sprievodca štúdiom).