ПЛАСТОХИНОН: КЛАСИФИКАЦИЯ, ХИМИЧЕСКА СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В plastoquinone (PQ) е липид органична молекула, по-специално на изопреноид семейството на хинони. Всъщност това е полиненаситено производно на хинон със странична верига, което участва във фотосистемата II на фотосинтезата.

Разположен в тилакоидната мембрана на хлоропластите, той има аполарен характер и е много активен на молекулно ниво. Всъщност името на пластохинон произлиза от местоположението му в хлоропластите на висшите растения.

Тилакоидна мембрана. Par Tameeria sur Wikipédia anglais, чрез Wikimedia Commons

По време на фотосинтезата слънчевата радиация се улавя в системата FS-II от хлорофил Р-680 и след това се окислява чрез отделяне на електрон. Този електрон се повишава до по-високо енергийно ниво, което се взима от молекулата на акцептора на избирателите: пластохинон (PQ).

Пластохиноните са част от фотосинтетичната електронна транспортна верига. Те са мястото на интегриране на различни сигнали и ключов елемент в реакцията на RSp31 на светлина. Има около 10 PQs на FS-II, които се редуцират и окисляват според функционалното състояние на фотосинтетичния апарат.

Следователно, електроните се прехвърлят през транспортна верига, в която участват няколко цитохрома, за да достигнат по-късно до пластоцианин (PC), който ще даде електрони на хлорофилни молекули на FS-I.

класификация

Plastoquinone (C ₅₅ H ₈₀ O ₂) е молекула, свързани с бензенов пръстен (хинон). По-конкретно, той е изомер на циклохексадиона, характеризиращ се с това, че е ароматно съединение, диференцирано по своя редукционен потенциал.

Хиноните се групират въз основа на тяхната структура и свойства. В рамките на тази група се диференцират бензохиноните, генерирани от оксигенацията на хидрохиноните. Изомерите на тази молекула са орто-бензохинон и пара-бензохинон.

От друга страна, пластохинонът е подобен на убихинона, тъй като принадлежи към семейството на бензохиноните. В този случай и двата служат като акцептори на електрон в транспортните вериги по време на фотосинтеза и анаеробно дишане.

Свързан с липидния си статус, той е категоризиран в семейството на терпени. Тоест онези липиди, които съставят растителни и животински пигменти, осигуряващи цвят на клетките.

Химическа структура

Пластохинонът е съставен от активен бензол-хинонов пръстен, свързан със странична верига от полиизопреноид. Всъщност шестоъгълният ароматен пръстен е свързан с две кислородни молекули чрез двойни връзки при С-1 и С-4 въглерода.

Този елемент има страничната верига и е съставен от девет изопрена, свързани помежду си. Следователно това е политерпен или изопреноид, тоест въглеводородни полимери с пет въглеродни атома изопрен (2-метил-1,3-бутадиен).

По същия начин това е пренилирана молекула, която улеснява прикрепването към клетъчните мембрани, подобно на липидните котви. Във връзка с това към алкиловата си верига е добавена хидрофобна група (CH3 метилова група, разклонена в R3 и R4 позиция).

-Biosynthesis

По време на фотосинтетичния процес пластохинонът непрекъснато се синтезира поради краткия си жизнен цикъл. Проучванията върху растителни клетки са определили, че тази молекула остава активна между 15 и 30 часа.

Всъщност биосинтезата на пластохинон е много сложен процес, включващ до 35 ензима. Биосинтезата има две фази: първата се осъществява в бензолния пръстен, а втората в страничните вериги.

Начална фаза

В началната фаза се осъществява синтеза на хинон-бензоловия пръстен и прениловата верига. Пръстенът, получен от тирозини и пренил странични вериги, е резултат от глицералдехид-3-фосфат и пируват.

Въз основа на размера на полиизопреноидната верига се установява типът пластохинон.

Реакция на кондензация на пръстен със странични вериги

Следващата фаза включва реакцията на кондензация на пръстена със страничните вериги.

Хомогентистичната киселина (HGA) е предшественикът на бензол-хиноновия пръстен, който се синтезира от тирозин, процес, който протича благодарение на катализата на ензима тирозин амино-трансфераза.

От своя страна, пренил страничните вериги произхождат от пътя на метил еритритол фосфата (MEP). Тези вериги се катализират от ензима соланезил дифосфат синтетаза до образуване на соланезил дифосфат (SPP).

Метил еритритол фосфатът (MEP) представлява метаболитен път за биосинтеза на изопреноидите. След образуването на двете съединения, кондензацията на хомогенистична киселина се осъществява с веригата на соланезил дифосфат, реакция, катализирана от ензима хомогенгистатна соланезил-трансфераза (HST).

2-диметил-plastoquinone

Накрая се получава съединение, наречено 2-диметил-пластохинон, което по-късно с намесата на ензима метил-трансфераза позволява да се получи като краен продукт: пластохинон.

Характеристика

Пластохиноните участват във фотосинтезата, процес, който протича с намесата на енергия от слънчевата светлина, което води до богата на енергия органична материя от трансформацията на неорганичен субстрат.

Светлинна фаза (PS-II)

Функцията на пластохинон се свързва със светлинната фаза (PS-II) на фотосинтетичния процес. Молекулите на пластохинон, които участват в преноса на електрон, се наричат ​​QA и Q B.

В тази връзка фотосистемата II (PS-II) е комплекс, наречен водна пластохинонов оксид-редуктаза, при който се осъществяват два основни процеса. Окисляването на водата се ензимно катализира и настъпва редукция на пластохинон. При тази дейност се абсорбират фотони с дължина на вълната 680 nm.

Молекулите на QA и QB се различават по начина, по който прехвърлят електрони и по скоростта на трансфера. Също така, поради вида на свързване (сайт за свързване) с фотосистема II. Казва се, че QA е фиксираният пластохинон, а QB е мобилният пластохинон.

В крайна сметка QA е зоната на свързване на фотосистемата II, която приема двата електрона във времева промяна между 200 и 600 нас. Вместо това QB има възможност да прикачва и отделя от фотосистемата II, приемайки и прехвърляйки електрони към цитохрома.

На молекулно ниво, когато QB е намален, той се обменя за друг от множеството свободни пластохинони в тилакоидната мембрана. Между QA и QB има нейонен Fe атом (Fe ⁺²), който участва в електронния транспорт между тях.

В обобщение, QB взаимодейства с аминокиселинни остатъци в реакционния център. По този начин QA и QB придобиват голям диференциал в окислително-възстановителните потенциали.

Освен това, тъй като QB е по-слабо свързан към мембраната, той може лесно да се отдели чрез намаляване на QH 2. В това състояние той е способен да прехвърля високоенергийни електрони, получени от QA, към цитохром bc1-комплекс 8.

Препратки

1. González, Carlos (2015) Фотосинтеза. Възстановено на: botanica.cnba.uba.ar
2. Перес-Урия Карил, Елена (2009) Фотосинтез: основни аспекти. Редука (биология). Серия по физиология на растенията. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
3. Petrillo, Ezequiel (2011) Регулиране на алтернативното сплайсиране в растенията. Ефекти на светлината чрез ретроградни сигнали и на протеин PRMT5 метилтрансфераза.
4. Sotelo Ailin (2014) Фотосинтеза. Факултет по точни, естествени науки и геодезия. Катедра по физиология на растенията (Учебно ръководство).