PLASTOKINON: KLASSIFICERING, KEMISK STRUKTUR OCH FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den plastoquinone ( PQ ) är en lipid organisk molekyl, specifikt en isoprenoid familj av kinoner. I själva verket är det ett sido-kedjigt fleromättat derivat av kinon som deltar i fotosystem II i fotosyntesen.

Ligger i tylakoidmembranet i kloroplaster, det är apolärt till sin karaktär och är mycket aktivt på molekylnivå. Namnet på plastokinon härstammar faktiskt från dess plats i kloroplasterna hos högre växter.

Thylakoidmembran. Par Tameeria sur Wikipediaédia anglais, via Wikimedia Commons

Under fotosyntes fångas solstrålning i FS-II-systemet av klorofyll P-680 och oxideras sedan genom att frigöra en elektron. Denna elektron stiger till en högre energinivå, som plockas upp av väljarens acceptormolekyl: plastokinon (PQ).

Plastokinoner är en del av den fotosyntetiska elektrontransportkedjan. De är platsen för integration av olika signaler och en nyckelbit i RSp31s svar på ljus. Det finns cirka 10 PQ per FS-II som reduceras och oxideras i enlighet med det funktionella tillståndet för den fotosyntetiska apparaten.

Därför överförs elektronerna genom en transportkedja där flera cytokromer är involverade, för att senare nå plastocyanin (PC), vilket kommer att ge elektronerna till klorofyllmolekyler av FS-I.

Klassificering

Plastoquinone (C ₅₅ H ₈₀ O ₂ ) är en molekyl som är associerad med en bensenring (kinon). Specifikt är det en isomer av cyklohexadion, kännetecknad av att vara en aromatisk förening differentierad med dess redoxpotential.

Kinon grupperas utifrån deras struktur och egenskaper. Inom denna grupp differentieras bensokinoner, genererade genom syresättning av hydrokinoner. Isomererna av denna molekyl är orto-bensokinon och para-bensokinon.

Å andra sidan liknar plastokinon till ubikinon eftersom de tillhör bensokinonfamiljen. I detta fall fungerar båda som elektronacceptorer i transportkedjor under fotosyntes och anaerob andning.

I samband med dess lipidstatus kategoriseras den i terpenfamiljen. Det vill säga de lipider som utgör växt- och djurpigment och ger celler färg.

Kemisk struktur

Plastokinon består av en aktiv bensen-kinonring associerad med en sidokedja av en polyisoprenoid. I själva verket är den hexagonala aromatiska ringen kopplad till två syremolekyler genom dubbelbindningar vid C-1 och C-4 kol.

Detta element har sidokedjan och består av nio isoprener kopplade samman. Följaktligen är det en polyterpen eller isoprenoid, det vill säga kolvätepolymerer med fem kolatomer isopren (2-metyl-1,3-butadien).

På samma sätt är det en prenylerad molekyl, som underlättar vidhäftning till cellmembran, liknande lipidförankringar. I detta avseende har en hydrofob grupp tillförts till sin alkylkedja (metylgrupp CH3 grenad i position R3 och R4).

-Biosyntes

Under den fotosyntetiska processen syntetiseras plastokinon kontinuerligt på grund av dess korta livscykel. Studier i växtceller har fastställt att denna molekyl förblir aktiv mellan 15 och 30 timmar.

Faktiskt är plastokinonbiosyntes en mycket komplex process som involverar upp till 35 enzymer. Biosyntesen har två faser: den första sker i bensenringen och den andra i sidokedjorna.

Inledande fas

I den inledande fasen genomförs syntesen av kinon-bensenringen och prenylkedjan. Ringen erhållen från tyrosiner och prenylsidokedjor är resultatet av glyceraldehyd-3-fosfat och pyruvat.

Baserat på storleken på polyisoprenoidkedjan fastställs typen av plastokinon.

Ringkondensationsreaktion med sidokedjor

Nästa fas innefattar kondensationsreaktionen hos ringen med sidokedjorna.

Homogentistic acid (HGA) är föregångaren till bensen-kinonringen, som är syntetiserad från tyrosin, en process som sker tack vare katalysen av enzymet tyrosinaminotransferas.

För deras del har prenylsidokedjor sitt ursprung i metylerytritolfosfat (MEP) -vägen. Dessa kedjor katalyseras av enzymet solanesyldifosfat-syntetas för att bilda solanesyldifosfat (SPP).

Metylerytritolfosfat (MEP) utgör en metabolisk väg för biosyntes av isoprenoider. Efter bildandet av båda föreningarna sker kondensationen av homogenistisk syra med solanesyldifosfatkedjan, en reaktion katalyserad av enzymet homogentistat solanesyl-transferas (HST).

2-dimetyl-plastoquinone

Slutligen kommer en förening som kallas 2-dimetyl-plastokinon, som senare med intervention av enzymet metyl-transferas möjliggör erhållande som slutprodukt: plastokinon.

Funktioner

Plastokinoner är involverade i fotosyntes, en process som sker med intervention från energi från solljus, vilket resulterar i energirikt organiskt material från omvandlingen av ett oorganiskt substrat.

Lätt fas (PS-II)

Funktionen av plastokinon är förknippad med ljusfasen (PS-II) i den fotosyntetiska processen. Plastokinonmolekylerna som deltar i elektronöverföring kallas QA och Q B.

I detta avseende är fotosystem II (PS-II) ett komplex som kallas vatten-plastokinonoxid-reduktas, där två grundläggande processer genomförs. Oxideringen av vatten katalyseras enzymatiskt och reduktion av plastokinon sker. I denna aktivitet absorberas fotoner med en våglängd 680 nm.

QA- och QB-molekylerna skiljer sig åt på sättet de överför elektroner och överföringshastigheten. På grund av typen av bindning (bindningsplats) med fotosystem II. QA sägs vara den fasta plastokinon och QB är den mobila plastokinon.

När allt kommer omkring är QA fotosystem II-bindningszonen som accepterar de två elektronerna i en tidsvariation mellan 200 och 600 oss. Istället har QB förmågan att binda och ta bort från fotosystem II, acceptera och överföra elektron till cytokrom.

På molekylnivå, när QB reduceras, byts det mot en annan av uppsättningen fria plastokinoner i tylakoidmembranet. Mellan QA och QB finns en icke-jonisk Fe-atom (Fe ⁺² ) som deltar i den elektroniska transporten mellan dem.

Sammanfattningsvis interagerar QB med aminosyrarester i reaktionscentret. På detta sätt får QA och QB en stor skillnad i redoxpotentialerna.

Eftersom QB dessutom är lösare bundet till membranet, kan det enkelt separeras genom att reduceras till QH 2. I detta tillstånd kan det överföra högenergi-elektroner mottagna från QA till cytokrom bc1-komplexet 8.

referenser

1. González, Carlos (2015) Fotosyntes. Återställd på: botanica.cnba.uba.ar
2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) Fotosyntes: grundläggande aspekter. Reduca (biologi). Plant Physiology Series. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
3. Petrillo, Ezequiel (2011) Reglering av alternativ skarvning i växter. Effekter av ljus genom retrograderade signaler och PRMT5-proteinmetyltransferas.
4. Sotelo Ailin (2014) Fotosyntes. Fakulteten för exakt, naturvetenskap och kartläggning. Ordförande för växtfysiologi (studiehandbok).