ПЛАСТОХИНОН: КЛАССИФИКАЦИЯ, ХИМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

Пластохинон ( PQ ) представляет собой липид органической молекулы, а именно изопреноидное семейство хинонов. Фактически, это полиненасыщенное производное хинона с боковой цепью, которое участвует в фотосистеме II фотосинтеза.

Расположенный в тилакоидной мембране хлоропластов, он неполярный по своему характеру и очень активен на молекулярном уровне. Действительно, название пластохинона происходит от его местонахождения в хлоропластах высших растений.

Тилакоидная мембрана. Par Tameeria sur Wikipédia anglais, через Wikimedia Commons

Во время фотосинтеза солнечное излучение захватывается в системе FS-II хлорофиллом P-680, а затем окисляется путем высвобождения электрона. Этот электрон поднимается на более высокий энергетический уровень, который улавливается молекулой акцептора избирателя: пластохиноном (PQ).

Пластохиноны являются частью фотосинтетической цепи переноса электронов. Они являются местом интеграции различных сигналов и ключевым элементом реакции RSp31 на свет. На FS-II приходится около 10 PQ, которые восстанавливаются и окисляются в соответствии с функциональным состоянием фотосинтетического аппарата.

Следовательно, электроны передаются по транспортной цепи, в которой задействованы несколько цитохромов, чтобы позже достичь пластоцианина (PC), который отдает электроны молекулам хлорофилла FS-I.

классификация

Пластохинон (C ₅₅ H ₈₀ O ₂ ) представляет собой молекулу, связанную с бензольным кольцом (хинон). В частности, это изомер циклогексадиона, характеризующийся тем, что он является ароматическим соединением, отличающимся его окислительно-восстановительным потенциалом.

Хиноны сгруппированы на основе их структуры и свойств. Внутри этой группы различают бензохиноны, образующиеся в результате оксигенации гидрохинонов. Изомеры этой молекулы - орто-бензохинон и пара-бензохинон.

С другой стороны, пластохинон похож на убихинон, потому что он принадлежит к семейству бензохинонов. В этом случае оба служат акцепторами электронов в транспортных цепях во время фотосинтеза и анаэробного дыхания.

В связи с его липидным статусом, он относится к семейству терпенов. То есть те липиды, которые входят в состав пигментов растений и животных и придают клеткам цвет.

Химическая структура

Пластохинон состоит из активного бензол-хинонового кольца, связанного с боковой цепью полиизопреноида. Фактически, гексагональное ароматическое кольцо связано с двумя молекулами кислорода двойными связями на атомах углерода C-1 и C-4.

Этот элемент имеет боковую цепь и состоит из девяти изопренов, связанных вместе. Следовательно, это политерпен или изопреноид, то есть углеводородные полимеры изопрена с пятью атомами углерода (2-метил-1,3-бутадиен).

Точно так же это пренилированная молекула, которая облегчает прикрепление к клеточным мембранам, подобно липидным якорям. В связи с этим к его алкильной цепи была добавлена ​​гидрофобная группа (метильная группа CH3, разветвленная в положениях R3 и R4).

-Биосинтез

В процессе фотосинтеза пластохинон постоянно синтезируется из-за его короткого жизненного цикла. Исследования на растительных клетках показали, что эта молекула остается активной от 15 до 30 часов.

Действительно, биосинтез пластохинона - очень сложный процесс, в котором задействовано до 35 ферментов. Биосинтез имеет две фазы: первая происходит в бензольном кольце, а вторая - в боковых цепях.

Начальный этап

На начальном этапе осуществляется синтез хинон-бензольного кольца и пренильной цепи. Кольцо, полученное из тирозинов и пренильных боковых цепей, является результатом глицеральдегид-3-фосфата и пирувата.

На основании размера полиизопреноидной цепи устанавливается тип пластохинона.

Кольцевая реакция конденсации с боковыми цепями

Следующая фаза включает реакцию конденсации кольца с боковыми цепями.

Гомогентистическая кислота (HGA) является предшественником бензол-хинонового кольца, которое синтезируется из тирозина, процесса, который происходит благодаря катализу фермента тирозин-аминотрансферазы.

В свою очередь, пренильные боковые цепи образуются на пути метилэритритолфосфата (MEP). Эти цепи катализируются ферментом соланезилдифосфатсинтетазой с образованием соланезилдифосфата (SPP).

Метилэритритолфосфат (MEP) представляет собой метаболический путь для биосинтеза изопреноидов. После образования обоих соединений происходит конденсация гомогенизированной кислоты с соланезилдифосфатной цепью, реакция, катализируемая ферментом гомогентистат-соланезил-трансферазой (HST).

2-диметил-пластохинон

Наконец, образуется соединение, называемое 2-диметил-пластохинон, которое позже с вмешательством фермента метил-трансферазы позволяет получить в качестве конечного продукта: пластохинон.

Характеристики

Пластохиноны участвуют в фотосинтезе - процессе, который происходит при вмешательстве энергии солнечного света, в результате чего в результате преобразования неорганического субстрата образуется богатое энергией органическое вещество.

Легкая фаза (PS-II)

Функция пластохинона связана со световой фазой (PS-II) фотосинтетического процесса. Молекулы пластохинона, участвующие в переносе электрона, называются QA и QB.

В этом отношении фотосистема II (ФС-II) представляет собой комплекс, называемый водно-пластохиноноксид-редуктазой, в котором выполняются два основных процесса. Окисление воды катализируется ферментативно, и происходит восстановление пластохинона. В этой деятельности поглощаются фотоны с длиной волны 680 нм.

Молекулы QA и QB отличаются способом переноса электронов и скоростью переноса. Также из-за типа связывания (сайта связывания) с фотосистемой II. QA называется фиксированным пластохиноном, а QB - мобильным пластохиноном.

В конце концов, QA - это зона связи фотосистемы II, которая принимает два электрона во времени от 200 до 600 мкс. Вместо этого QB имеет способность связываться с фотосистемой II и отделяться от нее, принимая и передавая электроны цитохрому.

На молекулярном уровне, когда QB восстанавливается, он обменивается на другой из набора свободных пластохинонов внутри тилакоидной мембраны. Между QA и QB находится неионный атом Fe (Fe ⁺² ), который участвует в электронном транспорте между ними.

Таким образом, QB взаимодействует с аминокислотными остатками в реакционном центре. Таким образом, QA и QB приобретают большую разницу в окислительно-восстановительных потенциалах.

Более того, поскольку QB более слабо связан с мембраной, его можно легко разделить, восстановив до QH 2. В этом состоянии он способен передавать высокоэнергетические электроны, полученные от QA, на комплекс цитохрома bc1 8.

Ссылки

1. Гонсалес, Карлос (2015) Фотосинтез. Получено по адресу: botanica.cnba.uba.ar
2. Перес-Уррия Каррил, Елена (2009) Фотосинтез: основные аспекты. Reduca (Биология). Серия физиологии растений. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
3. Petrillo, Ezequiel (2011) Регулирование альтернативного сплайсинга у растений. Эффекты света ретроградными сигналами и протеинметилтрансферазы PRMT5.
4. Сотело Айлин (2014) Фотосинтез. Факультет точных, естественных наук и геодезии. Кафедра физиологии растений (Учебное пособие).