Klasifikace plastochinonu, chemická struktura a funkce

3418
Charles McCarthy

The plastochinon (PQ) je organická lipidová molekula, konkrétně izoprenoid z rodiny chinonů. Ve skutečnosti je to polynenasycený derivát chinonu s postranním řetězcem, který se účastní fotosystému II fotosyntézy..

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.

Tylakoidní membrána. Par Tameeria sur Wikipédia anglais [public domain], přes Wikimedia Commons

Během fotosyntézy je sluneční záření zachyceno v systému FS-II chlorofylem P-680 a poté oxidováno uvolněním elektronu. Tento elektron stoupá na vyšší energetickou hladinu, kterou zachytí voličská akceptorová molekula: plastochinon (PQ)..

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

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

Rejstřík článků

  • 1 Klasifikace
  • 2 Chemická struktura
    • 2.1 - Biosyntéza
  • 3 funkce
    • 3.1 Světelná fáze (PS-II)
  • 4 Odkazy

Klasifikace

Plastochinon (C.55H80NEBOdva) je molekula spojená s benzenovým kruhem (chinon). Konkrétně se jedná o izomer cyklohexadionu, který se vyznačuje tím, že je aromatickou sloučeninou odlišenou svým redoxním potenciálem.

Chinony jsou seskupeny podle jejich struktury a vlastností. V rámci této skupiny jsou benzochinony diferencované, generované okysličováním hydrochinonů. Izomery této molekuly jsou ortho-benzochinon a v následujících situacích-benzochinon.

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

V souvislosti se stavem lipidů je zařazen do rodiny terpenů. To znamená ty lipidy, které tvoří rostlinné a zvířecí pigmenty a dodávají 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 prostřednictvím dvojných vazeb na uhlících C-1 a C-4..

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

Stejně tak se jedná o prenylovanou molekulu, která usnadňuje připojení k buněčným membránám, podobně jako lipidové kotvy. V tomto ohledu byla do svého alkylového řetězce přidána hydrofobní skupina (methylová skupina CH3 rozvětvená v poloze R3 a R4).

-Biosyntéza

Během fotosyntetického procesu je plastochinon kvůli svému krátkému životnímu cyklu nepřetržitě syntetizován. Studie na rostlinných buňkách prokázaly, že tato molekula zůstává aktivní po dobu 15 až 30 hodin.

Ve skutečnosti je biosyntéza plastochinonu velmi složitý proces zahrnující 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 polyisoprenoidního řetězce je stanoven typ plastochinonu.

Kruhová kondenzační reakce s postranními řetězci

Další fáze zahrnuje kondenzační reakci kruhu s postranními řetězci.

Homogentistická kyselina (HGA) je předchůdcem benzen-chinonového kruhu, který je syntetizován z tyrosinu, což je proces, ke kterému dochází díky katalýze enzymu tyrosinaminotransferázy.

Vedlejší prenylové řetězce pocházejí z dráhy methyl erythritol fosfátu (MEP). Tyto řetězce jsou katalyzovány enzymem solanesyl difosfát syntetáza za vzniku solanesyl difosfátu (SPP).

Methyl erythritolfosfát (MEP) představuje metabolickou cestu pro biosyntézu izoprenoidů. Po vzniku obou sloučenin dochází ke kondenzaci homogenní kyseliny se solanesyldifosfátovým řetězcem, reakce katalyzovaná enzymem homogentistát solanesyl-transferáza (HST).

2-dimethylplastochinon

Nakonec vzniká sloučenina zvaná 2-dimethylplastochinon, která později pomocí intervence enzymu methyl-transferázy umožňuje získat jako konečný produkt: plastochinon.

Funkce

Plastochinony zasahují do fotosyntézy, což je proces, ke kterému dochází při zásahu energie ze slunečního záření, což vede k energeticky bohaté organické látce z transformace anorganického substrátu.

Světelná fáze (PS-II)

Funkce plastochinonu je spojena se světelnou fází (PS-II) fotosyntetického procesu. Molekuly plastochinonu zapojené do přenosu elektronů se nazývají Q A 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 Q A a Q B se liší způsobem přenosu elektronů a rychlostí přenosu. Také vzhledem k typu vazby (vazebné místo) s fotosystémem II. Q A je považován za fixovaný plastochinon a Q B je mobilní plastochinon.

Koneckonců, Q A je vazebná zóna fotosystému II, která přijímá dva elektrony v časové variaci mezi 200 a 600 us. Místo toho má Q B 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 v tylakoidní membráně. Mezi Q A a Q B je neiontový atom Fe (Fe+dva), který se účastní elektronické dopravy mezi nimi.

Stručně řečeno, Q B interaguje s aminokyselinovými zbytky v reakčním centru. Tímto způsobem Q A a Q B získají velký rozdíl v redoxních potenciálech..

Kromě toho, protože Q B je volněji vázán na membránu, lze jej snadno oddělit snížením na QH 2. V tomto stavu je schopen přenášet vysokoenergetické elektrony přijaté z Q A na komplex cytochromu bc1 8.

Reference

  1. González, Carlos (2015) Fotosyntéza. Obnoveno na: botanica.cnba.uba.ar
  2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) Fotosyntéza: Základní aspekty. Reduca (biologie). Série fyziologie rostlin. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
  3. Petrillo, Ezequiel (2011) Regulace alternativního sestřihu rostlin. Účinky světla retrográdními signály a methyltransferázou proteinu PRMT5.
  4. Sotelo Ailin (2014) Photosynthesis. Fakulta přesných, přírodních věd a zeměměřičství. Předseda fyziologie rostlin (studijní průvodce).

Zatím žádné komentáře