PLASTOQUINON: KLASSIFICERING, KEMISK STRUKTUR OG FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den plastoquinon (PQ) er et lipid organisk molekyle, specielt et isoprenoid familie af quinoner. Faktisk er det et sidekæde-flerumættet derivat af kinon, der deltager i fotosynteses fotosystem II.

Placeret i thylakoidmembranen i chloroplasts er den apolær karakter og er meget aktiv på molekylært niveau. Faktisk stammer navnet på plastoquinon fra dets placering i kloroplasterne i højere planter.

Thylakoid membran. Par Tameeria sur Wikipediaédia anglais, via Wikimedia Commons

Under fotosyntesen opsamles solstråling i FS-II-systemet ved hjælp af chlorophyll P-680 og oxideres derefter ved at frigive et elektron. Denne elektron stiger til et højere energiniveau, der opsamles af vælgeracceptormolekylet: plastoquinon (PQ).

Plastoquinoner er en del af den fotosyntetiske elektrontransportkæde. De er stedet for integration af forskellige signaler og et nøgleelement i RSp31s svar på lys. Der er ca. 10 PQ'er pr. FS-II, der reduceres og oxideres i henhold til den funktionelle tilstand af det fotosyntetiske apparat.

Derfor overføres elektronerne gennem en transportkæde, hvor flere cytokromer er involveret, for senere at nå plastocyanin (PC), som vil give elektronerne til klorofyllmolekyler af FS-I.

Klassifikation

Plastoquinon (C ₅₅ H ₈₀ O ₂) er et molekyle associeret med en benzenring (quinon). Specifikt er det en isomer af cyclohexadione, kendetegnet ved at være en aromatisk forbindelse, der er differentieret med dens redoxpotentiale.

Quinoner grupperes ud fra deres struktur og egenskaber. I denne gruppe differentieres benzoquinoner, der genereres ved oxygenering af hydroquinoner. Isomerer af dette molekyle er ortho-benzoquinon og para-benzoquinon.

På den anden side ligner plastoquinon ubiquinon, fordi de hører til benzoquinon-familien. I dette tilfælde fungerer begge som elektronacceptorer i transportkæder under fotosyntesen og anaerob respiration.

Forbundet med dets lipidstatus er det kategoriseret i terpenfamilien. Det vil sige de lipider, der udgør plante- og dyrepigmenter, der giver farve til cellerne.

Kemisk struktur

Plastoquinon består af en aktiv benzen-quinonring forbundet med en sidekæde af en polyisoprenoid. Faktisk er den hexagonale aromatiske ring bundet til to iltmolekyler gennem dobbeltbindinger ved C-1- og C-4-carbonatomer.

Dette element har sidekæden og er sammensat af ni isoprener, der er knyttet sammen. Som følge heraf er det en polyterpen eller isoprenoid, det vil sige carbonhydridpolymerer med fem carbonatomer isopren (2-methyl-1,3-butadien).

Ligeledes er det et prenyleret molekyle, der letter binding til cellemembraner svarende til lipidankre. I denne henseende er en hydrofob gruppe blevet sat til dens alkylkæde (methylgruppe CH3 forgrenet i position R3 og R4).

-Biosynthesis

Under den fotosyntetiske proces syntetiseres plastoquinon kontinuerligt på grund af dens korte livscyklus. Undersøgelser i planteceller har bestemt, at dette molekyle forbliver aktivt mellem 15 og 30 timer.

Faktisk er plastoquinon-biosyntese en meget kompleks proces, der involverer op til 35 enzymer. Biosyntesen har to faser: den første forekommer i benzenringen og den anden i sidekæderne.

Indledende fase

I den indledende fase udføres syntesen af ​​quinonbenzenringen og prenylkæden. Ringen opnået fra tyrosiner og prenyl-sidekæder er resultatet af glyceraldehyd-3-phosphat og pyruvat.

Baseret på størrelsen på polyisoprenoidkæden fastlægges typen af ​​plastoquinon.

Ringkondensationsreaktion med sidekæder

Den næste fase omfatter kondensationsreaktionen af ​​ringen med sidekæderne.

Homogentistisk syre (HGA) er forgængeren for benzen-kinonringen, som er syntetiseret ud fra tyrosin, en proces, der forekommer takket være katalysen af ​​enzymet tyrosinaminotransferase.

For deres del stammer prenyl-sidekæder i methyl erythritolphosphat (MEP) -vejen. Disse kæder katalyseres af enzymet solanesyldiphosphatsyntetase til dannelse af solanesyldiphosphat (SPP).

Methyl erythritolphosphat (MEP) udgør en metabolisk vej til biosyntesen af ​​isoprenoider. Efter dannelsen af ​​begge forbindelser sker kondensationen af ​​homogenistisk syre med solanesyldiphosphatkæden, en reaktion katalyseret af enzymet homogentistat solanesyl-transferase (HST).

2-dimethyl-plastoquinon

Endelig stammer en forbindelse kaldet 2-dimethyl-plastoquinon, som senere med indgriben af ​​enzymet methyl-transferase muliggør opnåelse som slutprodukt: plastoquinon.

Funktioner

Plastoquinoner er involveret i fotosyntesen, en proces, der finder sted med intervention fra energi fra sollys, hvilket resulterer i energirigt organisk stof fra omdannelsen af ​​et uorganisk substrat.

Let fase (PS-II)

Funktionen af ​​plastoquinon er forbundet med lysfasen (PS-II) i den fotosyntetiske proces. De plastoquinonmolekyler, der deltager i elektronoverførsel kaldes QA og Q B.

I denne forbindelse er fotosystem II (PS-II) et kompleks kaldet vand-plastoquinonoxid-reduktase, hvor to grundlæggende processer udføres. Oxidering af vand katalyseres enzymatisk, og reduktion af plastoquinon finder sted. I denne aktivitet absorberes fotoner med en bølgelængde på 680 nm.

QA- og QB-molekylerne er forskellige i den måde, de overfører elektroner på, og hastigheden på overførslen. På grund af typen af ​​binding (bindingssted) med fotosystem II. QA siges at være den faste plastoquinon, og QB er den mobile plastoquinon.

Når alt kommer til alt er QA fotosystemet II-bindingszone, der accepterer de to elektroner i en tidsvariation mellem 200 og 600 os. I stedet har QB evnen til at binde og løsne fra fotosystem II ved at acceptere og overføre elektroner til cytokromet.

Når molekylært niveau reduceres, udveksles det mod et andet af sættet med frie plastokinoner i thylakoidmembranen. Mellem QA og QB er der et ikke-ionisk Fe-atom (Fe ⁺²), der deltager i den elektroniske transport mellem dem.

I sammendrag interagerer QB med aminosyrerester i reaktionscentret. På denne måde opnår QA og QB en stor forskel i redoxpotentialerne.

Eftersom QB endvidere er mere løst bundet til membranen, kan det let adskilles ved at reduceres til QH 2. I denne tilstand er det i stand til at overføre elektroner med høj energi modtaget fra QA til cytochrome bc1-komplekset 8.

Referencer

1. González, Carlos (2015) Fotosyntese. Gendannes på: botanica.cnba.uba.ar
2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) Fotosyntese: Grundlæggende aspekter. Reduca (biologi). Plantefysiologiserie. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
3. Petrillo, Ezequiel (2011) Regulering af alternativ splejsning i planter. Effekter af lys ved retrogradede signaler og af PRMT5-proteinmethyltransferase.
4. Sotelo Ailin (2014) Fotosyntese. Fakultet for eksakt, naturvidenskab og landmåling. Formand for plantefysiologi (studievejledning).