Klasifikace plastochinonu, chemická struktura a funkce



plastochinon (PQ) je lipidová organická molekula, konkrétně isoprenoid chinonové rodiny. Ve skutečnosti se jedná o polynenasycený derivát postranního řetězce chinonu, který se účastní fotosystému II fotosystému.

Nachází se v tylakoidní membráně chloroplastů a má na molekulární úrovni velmi aktivní nepolární charakter. Název plastochinon pochází ze své polohy v chloroplastech vyšších rostlin.

Během fotosyntézy je sluneční záření zachyceno v systému FS-II pomocí chlorofylu P-680 a poté oxidováno uvolněním elektronu. Tento elektron stoupá na vyšší úroveň energie, která je zachycena molekulou akceptoru voliče: plastoquinone (PQ).

Plastochinony jsou součástí elektronického fotosyntetického transportního řetězce. Jsou místem integrace různých signálů a klíčovým prvkem v odezvě RSp31 na světlo. Existuje přibližně 10 PQ na FS-II, které jsou redukovány a oxidovány podle funkčního stavu fotosyntetického zařízení.

Proto jsou elektrony přenášeny transportním řetězcem, do kterého zasahuje několik cytochromů, a pak se dostanou do plastokyaninu (PC), který přenese elektrony na molekuly chlorofylu FS-I.

Index

  • 1 Klasifikace
  • 2 Chemická struktura
    • 2.1-Biosyntéza
  • 3 Funkce
    • 3.1 Světelná fáze (PS-II)
  • 4 Odkazy

Klasifikace

Plastochinon (C55H80O2) je molekula spojená s benzenovým kruhem (chinon). Konkrétně se jedná o izomer cyklohexadionu, vyznačující se tím, že je aromatickou sloučeninou diferencovanou svým redox potenciálem.

Chinony jsou seskupeny podle jejich struktury a vlastností. V rámci této skupiny jsou benzochinony diferencované, generované okysličováním hydrochinonů. Izomery této molekuly jsou orto-benzochinonu a. \ t pro-benzochinon.

Na druhé straně je plastochinon podobný ubichinonu, protože patří do skupiny benzochinonů. V tomto případě oba slouží jako akceptor elektronů v transportních řetězcích během fotosyntézy a anaerobního dýchání.

V souvislosti s jeho stavem lipidů je zařazen do skupiny terpenů. To znamená ty lipidy, které tvoří rostlinné a živočišné pigmenty, což dodává buňkám barvu.

Chemická struktura

Plastochinon je tvořen aktivním kruhem benzen-chinonu asociovaným s postranním řetězcem polyisoprenoidu. Ve skutečnosti je hexagonální aromatický kruh vázán na dvě molekuly kyslíku pomocí dvojných vazeb na atomech uhlíku C-1 a C-4..

Tento prvek představuje postranní řetězec a skládá se z devíti isoprenů spojených dohromady. V souladu s tím se jedná o polyterpen nebo isoprenoid, tj. Uhlovodíkové polymery isoprenu o 5 atomech uhlíku (2-methyl-1,3-butadien).

Podobně se jedná o prenylovanou molekulu, která usnadňuje vazbu k buněčným membránám, podobně jako lipidové kotvy. V tomto ohledu byla k jeho alkylovému řetězci přidána hydrofobní skupina (methylová skupina CH3 rozvětvená v poloze R3 a R4).

-Biosyntéza

Během fotosyntetického procesu se plastochinon kontinuálně syntetizuje díky krátkému životnímu cyklu. Studie v rostlinných buňkách určily, že tato molekula zůstává aktivní mezi 15 až 30 hodinami.

Biosyntéza plastochinonu je velmi složitý proces zahrnující až 35 enzymů. Biosyntéza má dvě fáze: první se vyskytuje v benzenovém kruhu a druhá v postranních řetězcích.

Počáteční fáze

V počáteční fázi se provádí syntéza chinon-benzenového kruhu a prenylového řetězce. Kruh získaný z postranních řetězců tyrosinu a prenylu je výsledkem glyceraldehyd-3-fosfátu a pyruvátu.

Na základě velikosti polyisoprenoidního řetězce je stanoven typ plastochinonu.

Kondenzační reakce prstence s postranními řetězci

Další fáze zahrnuje kondenzační reakci kruhu s postranními řetězci.

Homogentistická kyselina (HGA) je předchůdcem benzen-chinonového kruhu, který je syntetizován z tyrosinu, což je proces, ke kterému dochází díky katalýze enzymové tyrozinové amino-transferázy..

Prenylové postranní řetězce pocházejí z dráhy methyl-erythritol fosfátu (MEP). Tyto řetězce jsou katalyzovány enzymem solanesyl-difosfátsyntetázou za vzniku solanesyl-difosfátu (SPP)..

Methyl-erythritol fosfát (MEP) představuje metabolickou cestu biosyntézy Isoprenoidu. Po vzniku obou sloučenin dochází ke kondenzaci homogenístikové kyseliny s řetězcem solanesil-difosfátu, reakce katalyzovaná enzymem homogentistato solanesil-transferasa (HST).

2-dimethyl-plastochinon

Nakonec vzniká sloučenina nazvaná 2-dimethyl-plastochinon, která později s intervencí enzymu methyl-transferázy umožňuje získat jako konečný produkt: plastochinon.

Funkce

Plastochinony zasahují do fotosyntézy, což je proces, ke kterému dochází při zásahu energie slunečního světla, což vede k přeměně anorganického substrátu na organickou hmotu bohatou na energii..

Světelná fáze (PS-II)

Funkce plastochinonu je spojena se světelnou fází (PS-II) fotosyntetického procesu. Molekuly plastochinonu, které se podílejí na přenosu elektronů, se nazývají QA a QB.

V tomto ohledu je fotosystém II (PS-II) komplex nazývaný voda-plastoquinon oxido-reduktáza, kde jsou prováděny dva základní procesy. Oxidace vody je katalyzována enzymaticky a dochází k redukci plastochinonu. V této aktivitě jsou absorbovány fotony s vlnovou délkou 680 nm.

Molekuly QA a QB se liší způsobem přenosu elektronů a rychlostí přenosu. Navíc pro typ vazby (vazebné místo) s fotosystémem II. Říká se, že QA je fixní plastochinon a QB je mobilní plastochinon.

Koneckonců, Q A je oblast připojení k fotosystému II, která přijímá oba elektrony v časové variaci mezi 200 a 600 us. Naproti tomu Q B má schopnost spojit a rozpojit fotosystém II, přijímat a přenášet elektrony na cytochrom.

Na molekulární úrovni, když je QB redukována, je vyměněna za jinou ze sady volných plastochinonů uvnitř tylakoidní membrány. Mezi Q A a Q B je neiontový atom Fe (Fe)+2), která se podílí na elektronické přepravě mezi nimi.

Stručně řečeno, QB interaguje s aminokyselinovými zbytky v reakčním centru. Tímto způsobem QA a QB získají velký rozdíl v redox potenciálu.

Dále, protože QB je slabě vázán na membránu, může být snadno separován redukcí na QH 2. V tomto stavu je schopen přenášet elektrony s vysokou energií přijaté z QA na komplex cytochromu bc1 8.

Odkazy

  1. González, Carlos (2015) Fotosyntéza. Zdroj: botanica.cnba.uba.ar
  2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) Fotosyntéza: Základní aspekty. Reduca (Biologie). Série Fyziologie rostlin. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
  3. Petrillo, Ezequiel (2011) Regulace alternativního spojování rostlin. Účinky světla retrográdními signály a protein methyltransferáza PRMT5.
  4. Sotelo Ailin (2014) Fotosyntéza. Fakulta exaktních, přírodovědných a geodetických věd. Předseda fyziologie rostlin (Studijní průvodce).