PLASTOCHINON: KLASYFIKACJA, BUDOWA CHEMICZNA I FUNKCJE - BIOLOGIA - 2026

Plastochinon ( PQ ) jest lipidem cząsteczka organiczna, konkretnie izoprenoid rodziny chinonów. W rzeczywistości jest to wielonienasycona pochodna chinonu o łańcuchu bocznym, która uczestniczy w fotosystemie II fotosyntezy.

Znajduje się w błonie tylakoidów chloroplastów, ma charakter niepolarny i jest bardzo aktywny na poziomie molekularnym. Rzeczywiście, nazwa plastochinonu wywodzi się od jego lokalizacji w chloroplastach roślin wyższych.

Błona tylakoidalna. Par Tameeria sur Wikipédia anglais, via Wikimedia Commons

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

Plastochinony są częścią fotosyntetycznego łańcucha transportu elektronów. Są miejscem integracji różnych sygnałów i kluczowym elementem odpowiedzi RSp31 na światło. Istnieje około 10 PQ na FS-II, które są redukowane i utleniane w zależności od stanu funkcjonalnego aparatu fotosyntetycznego.

Dlatego elektrony są przenoszone przez łańcuch transportowy, w którym zaangażowanych jest kilka cytochromów, aby później dotrzeć do plastocyjaniny (PC), która przekaże elektrony cząsteczkom chlorofilu FS-I.

Klasyfikacja

Plastochinon (C ₅₅ H ₈₀ O ₂ ) jest cząsteczką związaną z pierścieniem benzenowym (chinonem). W szczególności jest to izomer cykloheksadionu, charakteryzujący się tym, że jest związkiem aromatycznym wyróżniającym się potencjałem redoks.

Chinony są pogrupowane na podstawie ich struktury i właściwości. W obrębie tej grupy wyróżnia się benzochinony, powstające w wyniku utleniania hydrochinonów. Izomery tej cząsteczki to orto-benzochinon i para-benzochinon.

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

W związku ze stanem lipidowym należy do rodziny terpenów. To znaczy te lipidy, które tworzą pigmenty roślinne i zwierzęce, nadając kolor komórkom.

Struktura chemiczna

Plastochinon składa się z aktywnego pierścienia benzenochinonowego związanego z łańcuchem bocznym poliizoprenoidu. W rzeczywistości heksagonalny pierścień aromatyczny jest połączony z dwiema cząsteczkami tlenu przez podwójne wiązania na atomach węgla C-1 i C-4.

Ten pierwiastek ma łańcuch boczny i składa się z dziewięciu połączonych ze sobą izoprenów. W konsekwencji jest to politerpen lub izoprenoid, czyli polimery węglowodoru o pięciu atomach węgla izoprenu (2-metylo-1,3-butadien).

Podobnie jest prenylowaną cząsteczką, która ułatwia przyczepianie się do błon komórkowych, podobnie jak kotwice lipidowe. W związku z tym do jego 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 na 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 przebiega w dwóch fazach: pierwsza zachodzi w pierścieniu benzenowym, a druga w łańcuchach bocznych.

Faza początkowa

W początkowej fazie następuje synteza pierścienia chinonobenzenowego i łańcucha prenylowego. Pierścień otrzymany z tyrozyn i prenylowych łańcuchów bocznych jest wynikiem gliceraldehydo-3-fosforanu i pirogronianu.

Na podstawie wielkości łańcucha poliizoprenoidowego ustala się rodzaj plastochinonu.

Reakcja kondensacji pierścieni z łańcuchami bocznymi

Kolejna faza obejmuje reakcję kondensacji pierścienia z łańcuchami bocznymi.

Kwas homogentystyczny (HGA) jest poprzednikiem pierścienia benzeno-chinonowego, syntetyzowanego z tyrozyny, procesu zachodzącego dzięki katalizie enzymu aminotransferazy tyrozyny.

Ze swojej strony prenylowe łańcuchy boczne pochodzą ze szlaku fosforanu metyloerytrytu (MEP). Łańcuchy te są katalizowane przez enzym syntetazę solanosylodifosforanową z wytworzeniem solanosylodifosforanu (SPP).

Fosforan metylowo-erytrytolu (MEP) stanowi szlak metaboliczny biosyntezy izoprenoidów. Po utworzeniu obu związków zachodzi kondensacja homogenistycznego kwasu z łańcuchem solanesyl difosforanowym, reakcja katalizowana przez enzym homogentystian solanesylotransferazy (HST).

2-dimetylo-plastochinon

Ostatecznie powstaje związek o nazwie 2-dimetyloplastochinon, który później, dzięki interwencji enzymu metylotransferazy, pozwala otrzymać produkt końcowy: plastochinon.

cechy

Plastochinony biorą udział w fotosyntezie, procesie zachodzącym przy interwencji energii ze światła słonecznego, w wyniku którego powstaje bogata w energię materia organiczna z transformacji nieorganicznego podłoża.

Faza lekka (PS-II)

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

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

Cząsteczki QA i QB różnią się sposobem przenoszenia elektronów i szybkością transferu. Również ze względu na rodzaj wiązania (miejsce wiązania) z fotosystemem II. Mówi się, że QA to stały plastochinon, a QB to mobilny plastochinon.

W końcu QA to strefa wiązania fotosystemu II, która przyjmuje dwa elektrony w przedziale czasowym od 200 do 600 us. Zamiast tego QB ma zdolność wiązania się i odłączania od fotoukładu II, przyjmując i przekazując elektrony do cytochromu.

Na poziomie molekularnym, gdy QB jest zredukowany, jest wymieniany na inny zestaw wolnych plastochinonów w obrębie błony tylakoidów. Pomiędzy QA i QB znajduje się niejonowy atom Fe (Fe ⁺² ), który uczestniczy w elektronicznym transporcie między nimi.

Podsumowując, QB oddziałuje z resztami aminokwasów w centrum reakcji. W ten sposób QA i QB uzyskują dużą różnicę potencjałów redoks.

Ponadto, ponieważ QB jest luźniej związany z błoną, można go łatwo oddzielić, redukując go do QH 2. W tym stanie jest on zdolny do przenoszenia wysokoenergetycznych elektronów otrzymanych z QA do kompleksu 8 cytochromu bc1.

Bibliografia

1. González, Carlos (2015) Fotosynteza. Odzyskany pod adresem: 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 splicingu roślin. Wpływ światła na sygnały wsteczne i metylotransferazy białka PRMT5.
4. Sotelo Ailin (2014) Fotosynteza. Wydział Nauk Ścisłych, Przyrodniczych i Geodezji. Katedra Fizjologii Roślin (przewodnik).