PLASTOKVINONAS: KLASIFIKACIJA, CHEMINĖ STRUKTŪRA IR FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Plastoquinone ( PQ ) yra lipidų organine molekule, specialiai izoprenoido šeima chinonų. Tiesą sakant, tai yra šoninės grandinės polinesočiųjų chinono dariniai, dalyvaujantys II fotosintezės fotosistemoje.

Įsikūręs chloroplastų tiroidinėje membranoje, jis yra apoliarus ir labai aktyvus molekuliniame lygmenyje. Iš tiesų, plastochinono pavadinimas kildinamas iš jo vietos aukštesnių augalų chloroplastuose.

Thylakoid membrana. „Par Tameeria sur Wikipédia anglais“ per „Wikimedia Commons“

Fotosintezės metu saulės spinduliuotė fiksuojama FS-II sistemoje chlorofilo P-680 dėka, oksiduojama, išskiriant elektroną. Šis elektronas pakyla į aukštesnį energijos lygį, kurį renka rinkėjo akceptoriaus molekulė: plastochinonas (PQ).

Plastokvinonai yra fotosintetinės elektronų pernešimo grandinės dalis. Jie yra skirtingų signalų integracijos vieta ir esminis RSp31 reagavimo į šviesą elementas. Viename FS-II yra apie 10 PQ, kurie yra redukuojami ir oksiduojami atsižvelgiant į fotosintetinio aparato funkcinę būseną.

Todėl elektronai pernešami per transportavimo grandinę, kurioje dalyvauja keli citochromai, kad vėliau pasiektų plastocianiną (PC), kuris suteiks elektronus FS-I chlorofilo molekulėms.

klasifikacija

Plastochinonas (C ₅₅ H ₈₀ O ₂ ) yra molekulė, susijusi su benzeno žiedu (chinonu). Tiksliau, tai yra ciklohexadiono izomeras, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad yra aromatinis junginys, išsiskiriantis pagal jo redox potencialą.

Kinonai yra sugrupuoti pagal jų struktūrą ir savybes. Šioje grupėje diferencijuojami benzochinonai, susidarantys deguonies hidrochinonų dėka. Šios molekulės izomerai yra orto-benzochinonas ir para-benzochinonas.

Kita vertus, plastochinonas yra panašus į ubichinoną, nes jie priklauso benzochinonų šeimai. Tokiu atveju abu tarnauja kaip elektronų receptoriai transportavimo grandinėse fotosintezės ir anaerobinio kvėpavimo metu.

Susijęs su savo lipidų būkle, jis priskiriamas terpeno šeimai. Tai yra tie lipidai, kurie sudaro augalų ir gyvūnų pigmentus, suteikiant spalvą ląstelėms.

Cheminė struktūra

Plastokvinoną sudaro aktyvus benzeno-chinono žiedas, susietas su poliizoprenoido šonine grandine. Iš tikrųjų šešiakampis aromatinis žiedas yra sujungtas su dviem deguonies molekulėmis per dvigubus ryšius prie C-1 ir C-4 anglies.

Šis elementas turi šoninę grandinę ir yra sudarytas iš devynių sujungtų izoprenų. Taigi tai yra politerpenas arba izoprenoidas, tai yra, penkių anglies atomų izopreno (2-metil-1,3-butadieno) angliavandenilių polimerai.

Taip pat tai yra prenilinta molekulė, palengvinanti prisijungimą prie ląstelių membranų, panaši į lipidų inkarus. Šiuo atžvilgiu į savo alkilo grandinę buvo įtraukta hidrofobinė grupė (metilo grupė CH3 išsišakojusi R3 ir R4 padėtyse).

-Biosintezė

Fotosintetinio proceso metu dėl trumpo gyvenimo ciklo plastochinonas yra nuolat sintetinamas. Augalų ląstelių tyrimais nustatyta, kad ši molekulė išlieka aktyvi nuo 15 iki 30 valandų.

Iš tiesų, plastochinono biosintezė yra labai sudėtingas procesas, apimantis iki 35 fermentų. Biosintezė turi dvi fazes: pirmoji vyksta benzeno žiede, o antroji - šoninėse grandinėse.

Pradinis etapas

Pradiniame etape vykdoma chinono-benzeno žiedo ir prenilo grandinės sintezė. Žiedas, gaunamas iš tirozinų ir prenilo šoninių grandinių, yra glicerraldehido-3-fosfato ir piruvato rezultatas.

Remiantis poliizoprenoidų grandinės dydžiu, nustatomas plastochinono tipas.

Žiedo kondensacijos reakcija su šoninėmis grandinėmis

Kitą fazę sudaro žiedo kondensacijos reakcija su šoninėmis grandinėmis.

Homogenistinė rūgštis (HGA) yra benzeno-chinono žiedo, sintetinamo iš tirozino, pirmtakas - procesas, vykstantis fermento tirozino aminotransferazės katalizės dėka.

Savo ruožtu prenilo šoninės grandinės atsiranda metiryritolio fosfato (MEP) kelyje. Šias grandines katalizuoja fermento solanesyl difosfato sintetazė, kad susidarytų solanesyl difosphate (SPP).

Metili eritritolio fosfatas (MEP) yra metabolinis būdas izoprenoidų biosintezei. Susiformavus abiem junginiams, homogenistinė rūgštis kondensuojasi su solanesil-difosfato grandine - reakcija, katalizuojama fermento homogenistinės solanesil-transferazės (HST).

2-dimetil-plastochinonas

Galiausiai gaunamas junginys, vadinamas 2-dimetil-plastochinonu, kuris vėliau, įsiterpus į metiltransferazės fermentą, leidžia gauti galutinį produktą: plastochinoną.

funkcijos

Plastokvinonai dalyvauja fotosintezėje - procese, kuris vyksta įsikišant saulės energijai, todėl neorganinio substrato virsmo metu susidaro daug energijos turinčių organinių medžiagų.

Šviesos fazė (PS-II)

Plastochinono funkcija yra susijusi su fotosintezės proceso šviesos faze (PS-II). Plastochinono molekulės, kurios dalyvauja elektronų perdavime, vadinamos QA ir Q B.

Šiuo atžvilgiu II fotosistema (PS-II) yra kompleksas, vadinamas vandens-plastochinono oksido reduktaze, kuriame vykdomi du pagrindiniai procesai. Vandens oksidacija katalizuojama fermentais ir vyksta plastochinono redukcija. Atliekant šią veiklą absorbuojami fotonai, kurių bangos ilgis yra 680 nm.

QA ir QB molekulės skiriasi tuo, kaip jie perduoda elektronus, ir perdavimo greičiu. Taip pat dėl ​​surišimo (rišimo vietos) tipo su II fotosistema. Sakoma, kad QA yra fiksuotasis plastochinonas, o QB yra mobilusis plastochinonas.

Galų gale, QA yra II fotosistemos rišimosi zona, kuri priima du elektronus laiko kitime nuo 200 iki 600. Vietoj to, QB turi galimybę prisijungti ir atsiriboti nuo II fotosistemos, priimdamas ir pernešdamas elektronus į citochromą.

Molekuliniame lygmenyje, kai QB sumažėja, jis keičiamas į kitą laisvųjų plastochinonų rinkinį tiroidinės membranos viduje. Tarp QA ir QB yra nejoninis Fe atomas (Fe ⁺² ), kuris dalyvauja elektroniniame pernešime tarp jų.

Apibendrinant galima pasakyti, kad QB sąveikauja su aminorūgščių liekanomis reakcijos centre. Tokiu būdu QA ir QB įgyja didelį skirtumą tarp redox potencialų.

Be to, kadangi QB laisviau jungiasi prie membranos, jį galima lengvai atskirti, sumažinant iki QH 2. Šioje būsenoje jis gali perkelti iš QA gautus aukštos energijos elektronus į citochromo bc1-kompleksą 8.

Nuorodos

1. González, Carlos (2015) Fotosintezė. Atkurta: botanica.cnba.uba.ar
2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) Fotosintezė: pagrindiniai aspektai. Reduka (biologija). Augalų fiziologijos serija. 2 (3): 1–47. ISSN: 1989-3620
3. Petrillo, Ezequiel (2011). Alternatyvaus susiuvimo augaluose reguliavimas. Šviesos poveikis retrogradiniais signalais ir PRMT5 baltymo metiltransferazės poveikis.
4. „Sotelo Ailin“ (2014 m.) Fotosintezė. Tiksliųjų, gamtos mokslų ir tyrimų fakultetas. Augalų fiziologijos katedra (studijų vadovas).