Razvrstitev plastokinonov, kemijska struktura in funkcije



The plastokinon (PQ) je lipidna organska molekula, specifično izoprenoidna družina kinona. Pravzaprav je to polinenasičen stranski verižni derivat kinona, ki sodeluje v fotosistemu fotosistema II..

Nahaja se v tilakoidni membrani kloroplastov in je na molekulski ravni zelo aktivnega apolarnega značaja. Pravzaprav ime plastokinon izhaja iz njegove lokacije v kloroplastih višjih rastlin.

Med fotosintezo sončno sevanje ujame v sistem FS-II s klorofilom P-680 in nato oksidira z sproščanjem elektrona. Ta elektron se dvigne na višjo raven energije, ki jo prevzame sprejemna molekula za volivce: plastokinon (PQ).

Plastokinoni so del elektronske fotosintetske transportne verige. So mesto integracije različnih signalov in ključni element pri odzivu RSp31 na svetlobo. Obstaja približno 10 PQ na FS-II, ki se zmanjšajo in oksidirajo glede na funkcionalno stanje fotosintezne naprave.

Zato se elektroni prenašajo skozi transportno verigo, v kateri intervenira več citokromov, da dosežejo plastocyanin (PC), ki bo prenesel elektrone v molekule klorofila FS-I.

Indeks

  • 1 Razvrstitev
  • 2 Kemijska struktura
    • 2.1 -Biosinteza
  • 3 Funkcije
    • 3.1 Svetlobna faza (PS-II)
  • 4 Reference

Razvrstitev

Plastokinon (C55H80O2) je molekula, povezana z benzenskim obročem (kinon). Natančneje, to je izomer cikloheksadiona, za katerega je značilna aromatska spojina, ki se razlikuje po svojem redoks potencialu..

Kinoni so združeni glede na njihovo strukturo in lastnosti. Znotraj te skupine se diferencirajo benzokinoni, ki nastanejo z oksigenacijo hidrokinonov. Izomeri te molekule so ortho-benzokinon in za-benzokinon.

Po drugi strani je plastokinon podoben ubikinonu, ker spadajo v družino benzokinona. V tem primeru oba služita kot sprejemnik elektronov v transportnih verigah med fotosintezo in anaerobno dihanje.

Povezano z njegovim lipidnim stanjem je razvrščeno v družino terpenov. To so tisti lipidi, ki tvorijo rastlinske in živalske pigmente, ki celicam zagotavljajo barvo.

Kemijska struktura

Plastokinon nastane z aktivnim obročem benzen-kinona, ki je povezan s stransko verigo poliizoprenoida. Dejansko je heksagonalni aromatski obroč povezan z dvema molekulama kisika s pomočjo dvojnih vezi pri ogljikovih atomih C-1 in C-4.

Ta element predstavlja stransko verigo in je sestavljen iz devetih izoprenov, povezanih skupaj. V skladu s tem je to polterpen ali izoprenoid, to je ogljikovodikov polimer s petimi atomi ogljika izopren (2-metil-1,3-butadien)..

Prav tako je prenilirana molekula, ki olajša vezavo na celične membrane, podobno kot lipidna sidra. V zvezi s tem je bila alkilni verigi dodana hidrofobna skupina (metilna skupina CH3 razvejana na položaju R3 in R4)..

-Biosinteza

V procesu fotosinteze se plastokinon sintetizira neprekinjeno zaradi kratkega življenjskega cikla. Študije rastlinskih celic so pokazale, da ta molekula ostaja aktivna od 15 do 30 ur.

Dejansko je biosinteza plastokinona zelo kompleksen proces, ki vključuje do 35 encimov. Biosinteza ima dve fazi: prva se pojavi v benzenskem obroču in druga v stranskih verigah.

Začetna faza

V začetni fazi se izvede sinteza kvinon-benzenskega obroča in prenilne verige. Obroč, dobljen iz stranskih verig tirozina in prenina, je rezultat gliceraldehid-3-fosfata in piruvata..

Glede na velikost poliizoprenoidne verige je določen tip plastokinona.

Kondenzacijska reakcija obroča s stranskimi verigami

Naslednja faza obsega reakcijo kondenzacije obroča s stranskimi verigami.

Homogentistična kislina (HGA) je predhodnica benzen-kinonskega obroča, ki se sintetizira iz tirozina, proces, ki se zgodi zahvaljujoč katalizi encima tirozin amino-transferaze..

Prenilne stranske verige izvirajo iz poti metil-eritritol fosfata (MEP). Te verige so katalizirane z encimom solansil difosfat sintetazo, da nastane solanesil difosfat (SPP).

Metil-eritritol fosfat (MEP) predstavlja presnovno pot biosinteze izoprenoida. Po nastanku obeh spojin se zgodi kondenzacija homogenosti kisline z verigo solansilnega difosfata, reakcija, ki jo katalizira encim homogentistato solanesil-transferasa (HST).

2-dimetil-plastokinon

Končno nastane spojina, imenovana 2-dimetil-plastokinon, ki kasneje z intervencijo encima metil-transferaze omogoča, da dobimo kot končni produkt: plastokinon.

Funkcije

Plastokinoni posegajo v fotosintezo, proces, ki se pojavi s posredovanjem energije iz sončne svetlobe, kar ima za posledico organsko snov, ki je bogata z energijo iz transformacije anorganskega substrata..

Svetlobna faza (PS-II)

Funkcija plastokinona je povezana s svetlobno fazo (PS-II) fotosintetičnega procesa. Plastokinonske molekule, ki sodelujejo pri prenosu elektronov, se imenujejo Q A in Q B.

V zvezi s tem je fotosistem II (PS-II) kompleks, imenovan voda-plastokinon oksido-reduktaza, kjer se izvajajo dva temeljna procesa. Oksidacijo vode kataliziramo encimsko in pojavi se redukcija plastokinona. V tej aktivnosti se absorbirajo fotoni z valovno dolžino 680 nm.

Molekule Q A in Q B se razlikujejo v načinu prenosa elektronov in hitrosti prenosa. Poleg tega, za vrsto zavezujoče (zavezujoče mesto) s fotosistemom II. Rečeno je, da je Q A fiksni plastokinon in Q B je mobilni plastokinon.

Navsezadnje je Q A področje vezanosti na fotosistem II, ki sprejema oba elektrona v časovni variaciji med 200 in 600 nas. V nasprotju s tem ima Q B sposobnost, da se pridruži in razdruži fotosistem II, sprejema in prenaša elektrone v citokrom.

Na molekularni ravni, ko se Q B zmanjša, se zamenja z drugo skupino prostih plastokinonov znotraj tilakoidne membrane. Med Q A in Q B je neionski Fe (Fe) atom+2), ki sodeluje pri elektronskem prevozu med njimi.

Če povzamemo, Q B medsebojno deluje z aminokislinskimi ostanki v reakcijskem centru. Na ta način Q A in Q B pridobita veliko razliko v redoks potencialih.

Ker je Q B šibko vezan na membrano, ga je mogoče zlahka ločiti z reduciranjem na QH 2. V tem stanju je sposoben prenesti visokoenergijske elektrone, ki jih prejme od Q A v citokrom bc1-kompleks 8.

Reference

  1. González, Carlos (2015) Fotosinteza. Vzpostavljeno iz: botanica.cnba.uba.ar
  2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) Fotosinteza: osnovni vidiki. Reduca (Biologija). Serija fiziologije rastlin. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
  3. Petrillo, Ezequiel (2011) Ureditev alternativnega spajanja v rastlinah. Učinki svetlobe z retrogradnimi signali in proteinsko metiltransferazo PRMT5.
  4. Sotelo Ailin (2014) Fotosinteza. Fakulteta za točne, naravne in geodetske vede. Katedra za rastlinsko fiziologijo (študijski vodnik).