PLASTOCHINON: KLASIFIKACE, CHEMICKÁ STRUKTURA A FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Plastochinon (PQ) je lipid organická molekula karoserie, zvláště pak pro rodinné isoprenoidní chinonů. Ve skutečnosti je to polynenasycený derivát chinonu postranního řetězce, který se účastní fotosyntézy fotosystému II.

Nachází se v tylakoidní membráně chloroplastů, má nepolární charakter a je velmi aktivní na molekulární úrovni. Název plastochinonu je odvozen od jeho umístění v chloroplastech vyšších rostlin.

Thylakoidní membrána. Par Tameeria sur Wikipédia anglais, prostřednictvím Wikimedia Commons

Během fotosyntézy je sluneční záření v systému FS-II zachyceno chlorofylem P-680 a poté oxidováno uvolněním elektronu. Tento elektron stoupne na vyšší energetickou hladinu, která je zachycena molekulou akceptoru voliče: plastochinon (PQ).

Plastochinony jsou součástí fotosyntetického transportního řetězce elektronů. Jsou místem integrace různých signálů a klíčovým prvkem reakce RSp31 na světlo. Existuje asi 10 PQ na FS-II, které jsou redukovány a oxidovány podle funkčního stavu fotosyntetického aparátu.

Proto jsou elektrony přenášeny prostřednictvím transportního řetězce, do kterého je zapojeno několik cytochromů, aby později dosáhly plastocyaninu (PC), který dá elektrony molekulám chlorofylu FS-I.

Klasifikace

Plastochinon (C ₅₅ H ₈₀ O ₂) je molekula, spojený s benzenovým kruhem (chinon). Konkrétně se jedná o isomer cyklohexadionu, vyznačující se tím, že se jedná o aromatickou sloučeninu diferencovanou svým redoxním potenciálem.

Chinony jsou seskupeny podle jejich struktury a vlastností. V rámci této skupiny jsou benzochinony diferencovány, vytvářené oxidací hydrochinonů. Izomery této molekuly jsou ortho-benzochinon a para-benzochinon.

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

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

Chemická struktura

Plastochinon je tvořen aktivním benzen-chinonovým kruhem spojeným s postranním řetězcem polyisoprenoidu. Ve skutečnosti je hexagonální aromatický kruh spojen se dvěma molekulami kyslíku pomocí dvojných vazeb na uhlících C-1 a C-4.

Tento prvek má postranní řetězec a je složen z devíti isoprenů spojených dohromady. V důsledku toho se jedná o polyterpen nebo isoprenoid, tj. Polymery uhlovodíku s pěti atomy uhlíku isoprenu (2-methyl-1,3-butadien).

Podobně se jedná o prenylovanou molekulu, která usnadňuje připojení k buněčným membránám, podobná lipidovým kotvám. V tomto ohledu byla k jeho alkylovému řetězci přidána hydrofobní skupina (methylová skupina CH3 rozvětvená v polohách R3 a R4).

-Biosyntéza

Během fotosyntetického procesu je plastochinon díky své krátké životnosti neustále syntetizován. Studie v rostlinných buňkách prokázaly, že tato molekula zůstává aktivní mezi 15 až 30 hodinami.

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

Úvodní fáze

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

Na základě velikosti polyisoprenoidového řetězce je stanoven typ plastochinonu.

Kruhová kondenzační reakce s postranními řetězci

Další fáze zahrnuje kondenzační reakci kruhu s postranními řetězci.

Kyselina homogentistická (HGA) je předchůdcem benzen-chinonového kruhu, který je syntetizován z tyrosinu, což je proces, ke kterému dochází díky katalýze enzymu amino-transferázy tyrosinu.

Preny postranních řetězců pocházejí z cesty methyl-erythritol fosfátu (MEP). Tyto řetězce jsou katalyzovány enzymem solanesyl difosfát syntetáza za vzniku solanesyl difosfátu (SPP).

Methyl erythritol fosfát (MEP) tvoří metabolickou cestu pro biosyntézu Isoprenoidů. Po vytvoření obou sloučenin dochází ke kondenzaci homogenní kyseliny se solanesyl difosfátovým řetězcem, což je reakce katalyzovaná enzymem homogentistát solanesyl-transferáza (HST).

2-dimethyl-plastochinon

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

Funkce

Plastochinony se podílejí na fotosyntéze, což je proces, ke kterému dochází při zásahu energie ze slunečního světla, což má za následek transformaci anorganického substrátu na organickou hmotu bohatou na energii.

Světelná fáze (PS-II)

Funkce plastochinonu je spojena s lehkou fází (PS-II) fotosyntetického procesu. Molekuly plastochinonu, které se účastní přenosu elektronů, se nazývají QA a Q B.

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

Molekuly QA a QB se liší způsobem přenosu elektronů a rychlostí přenosu. Také kvůli typu vazby (vazebné místo) s fotosystémem II. QA je považován za fixovaný plastochinon a QB je mobilní plastokinon.

Koneckonců, QA je vazebná zóna fotosystému II, která přijímá dva elektrony v časové odchylce mezi 200 a 600 nás. Místo toho má QB schopnost vázat se a oddělit se od fotosystému II, přijímat a přenášet elektrony na cytochrom.

Na molekulární úrovni, když je QB snížena, je vyměněna za jinou ze sady volných plastochinonů uvnitř tylakoidové membrány. Mezi QA a QB je neiontový atom Fe (Fe ⁺²), který se podílí na elektronickém přenosu mezi nimi.

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

Kromě toho, protože QB je volněji vázán na membránu, lze jej snadno oddělit redukcí na QH 2. V tomto stavu je schopen přenášet elektrony s vysokou energií přijímané z QA do komplexu cytochrom bcl1.

Reference

1. González, Carlos (2015) Fotosyntéza. Obnoveno na: botanica.cnba.uba.ar
2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) Fotosyntéza: Základní aspekty. Reduca (Biology). Fyziologie rostlin. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
3. Petrillo, Ezequiel (2011) Regulace alternativního sestřihu v rostlinách. Účinky světla pomocí retrográdních signálů a PRMT5 proteinu methyltransferázy.
4. Fotosyntéza Sotelo Ailin (2014). Fakulta přesných, přírodních a geodetických. Předsedkyně fyziologie rostlin (Studijní příručka).