PLASTOKINONI: LUOKITTELU, KEMIALLINEN RAKENNE JA TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2026

Plastoquinone (PQ) on lipidi orgaaninen molekyyli, erityisesti isoprenoidia perheen kinonit. Itse asiassa se on kinonin sivuketjun monityydyttymätön johdannainen, joka osallistuu fotosynteesin fotosysteemiin II.

Klooplastien tylakoidimembraanissa se on luonteeltaan apolaarinen ja erittäin aktiivinen molekyylitasolla. Itse asiassa plastokinonin nimi johtuu sen sijainnista korkeampien kasvien kloroplasteissa.

Tylakoidikalvo. Par Tameeria sur Wikipédia anglais, Wikimedia Commonsin kautta

Fotosynteesin aikana auringonsäteily vangitaan FS-II-järjestelmään klorofylli P-680: lla ja hapetetaan sitten vapauttamalla elektroni. Tämä elektroni nousee korkeammalle energiatasolle, jonka äänestäjäakceptorimolekyyli poimii: plastokinoni (PQ).

Plastokinonit ovat osa fotosynteettistä elektroninkuljetusketjua. Ne ovat erilaisten signaalien integroitumispaikka ja avainpaikka RSp31: n valovasteeseen. FS-II: ta kohti on noin 10 PQ: ta, jotka pelkistetään ja hapetetaan fotosynteettisen laitteen toimintatilan mukaan.

Siksi elektroneja siirretään kuljetusketjun kautta, johon osallistuu useita sytokromeja, myöhemmin plastosyaniiniin (PC) pääsemiseksi, mikä antaa elektroneja FS-I: n klorofyylimolekyyleille.

Luokittelu

Plastokinoni (C ₅₅ H ₈₀ O ₂) on molekyyli, joka liittyy bentseenirenkaaseen (kinoni). Erityisesti se on sykloheksadionin isomeeri, jolle on tunnusomaista, että se on aromaattinen yhdiste, joka erottuu sen redox-potentiaalista.

Kinonit ryhmitellään rakenteen ja ominaisuuksien perusteella. Tässä ryhmässä bentsokinonit erottuvat, mikä syntyy hydrokinonien hapetuksella. Tämän molekyylin isomeerit ovat ortobentsokinoni ja para-bentsokinoni.

Toisaalta plastokinoni on samanlainen kuin ubikinoni, koska ne kuuluvat bentsokinoniryhmään. Tässä tapauksessa molemmat toimivat elektroniakseptorina kuljetusketjuissa fotosynteesin ja anaerobisen hengityksen aikana.

Liittyen lipiditilaansa, se luokitellaan terpeeniperheeseen. Toisin sanoen ne lipidit, jotka muodostavat kasvi- ja eläinpigmentit, tarjoten soluille väriä.

Kemiallinen rakenne

Plastokinoni koostuu aktiivisesta bentseeni-kinonirenkaasta, joka liittyy polyisoprenoidin sivuketjuun. Itse asiassa heksagonaalinen aromaattinen rengas on kytketty kahteen happimolekyyliin kaksoissidosten kautta C-1- ja C-4-hiileissä.

Tällä elementillä on sivuketju ja se koostuu yhdeksästä toisiinsa kytketystä isopreenistä. Sen seurauksena se on polyterpeeni tai isoprenoidi, ts. Viiden hiiliatomin isopreenin (2-metyyli-1,3-butadieeni) hiilivedyn polymeerit.

Samoin se on prenyloitu molekyyli, joka helpottaa kiinnittymistä solukalvoihin, samanlainen kuin lipidiankkurit. Tässä suhteessa hydrofobinen ryhmä on lisätty sen alkyyliketjuunsa (metyyliryhmä CH3 haaroittunut asemiin R3 ja R4).

-Biosynthesis

Fotosynteettisen prosessin aikana plastokinonia syntetisoidaan jatkuvasti lyhyen elinkaarensa vuoksi. Kasvisoluissa tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että tämä molekyyli pysyy aktiivisena 15-30 tunnin ajan.

Itse asiassa plastokinonien biosynteesi on erittäin monimutkainen prosessi, johon osallistuu jopa 35 entsyymiä. Biosynteesillä on kaksi vaihetta: ensimmäinen tapahtuu bentseenirenkaassa ja toinen sivuketjuissa.

Alkuvaihe

Alkuvaiheessa kinoni-bentseenirenkaan ja prenyyliketjun synteesi suoritetaan. Tyrosiineista ja prenyylisivuketjuista saatu rengas on glyseraldehydi-3-fosfaatin ja pyruvaatin tulos.

Plastokinonityyppi määritetään polyisoprenoidiketjun koon perusteella.

Renkaan kondensaatioreaktio sivuketjujen kanssa

Seuraava vaihe käsittää renkaan kondensaatioreaktion sivuketjujen kanssa.

Homogenistinen happo (HGA) on tyrosiinista syntetisoidun bentseenikinonirenkaan edeltäjä, prosessi, joka tapahtuu tyrosiinieminotransferaasi-entsyymin katalyytin ansiosta.

Prenyylisivuketjut ovat puolestaan ​​peräisin metyryrytritolifosfaatti (MEP) -reitistä. Näitä ketjuja katalysoi entsyymi solanesyylidifosfaattisyntetaasi muodostaen solanesyylidifosfaattia (SPP).

Metyylierytritolifosfaatti (MEP) muodostaa metabolisen reitin isoprenoidien biosynteesille. Molempien yhdisteiden muodostumisen jälkeen tapahtuu homogenistisen hapon kondensoituminen solanesyylidifosfaattiketjun kanssa, reaktion, jota katalysoi entsyymi homogenistista solanesyylitransferaasia (HST).

2-dimetyyli-plastoquinone

Lopuksi syntyy yhdiste, nimeltään 2-dimetyyliplastokinoni, joka myöhemmin metyylitransferaasi-entsyymin vaikutuksen avulla mahdollistaa lopputuotteen saamisen: plastokinonin.

ominaisuudet

Plastokinonit osallistuvat fotosynteesiin, prosessiin, joka tapahtuu auringonvalosta peräisin olevan energian vaikutuksesta, jolloin epäorgaanisen substraatin muuttumisesta muodostuu energiarikas orgaaninen aine.

Kevyt faasi (PS-II)

Plastokinonin toiminta liittyy fotosynteettisen prosessin kevyeen faasiin (PS-II). Elektroninsiirtoon osallistuvia plastokinonimolekyylejä kutsutaan QA: ksi ja QB: ksi.

Tässä suhteessa valosysteemi II (PS-II) on kompleksi, jota kutsutaan vesi-plastokinoonioksidireduktaasiksi, jossa suoritetaan kaksi perustavanlaatuista prosessia. Veden hapettuminen katalysoidaan entsymaattisesti ja tapahtuu plastokinonin pelkistys. Tässä toiminnassa absorboidaan fotoneja, joiden aallonpituus on 680 nm.

QA- ja QB-molekyylit eroavat toisistaan ​​tavalla, jolla ne siirtävät elektroneja, ja siirtonopeudesta. Myös johtuen sitoutumistyypistä (sitoutumiskohta) valosysteemillä II. QA: n sanotaan olevan kiinteä plastokinoni ja QB: n on mobiili plastokinoni.

Loppujen lopuksi QA on valosysteemin II sitoutumisvyöhyke, joka hyväksyy nämä kaksi elektronia aikavaihteluissa välillä 200-600 us. Sen sijaan QB: llä on kyky sitoa ja irrottaa valosysteemistä II, hyväksymällä ja siirtämällä elektroneja sytokromiin.

Molekyylitasolla, kun QB pienenee, se vaihdetaan toiseen joukosta vapaita plastokinoneja tylakoidikalvossa. QA: n ja QB: n välillä on ioniton Fe-atomi (Fe ⁺²), joka osallistuu niiden väliseen elektroniseen kuljetukseen.

Yhteenvetona voidaan todeta, että QB on vuorovaikutuksessa aminohappotähteiden kanssa reaktiokeskuksessa. Tällä tavalla QA ja QB saavuttavat suuren eron redox-potentiaalissa.

Lisäksi koska QB on löysämmin sitoutunut membraaniin, se voidaan helposti erottaa pelkistämällä QH 2. Tässä tilassa se pystyy siirtämään QA: sta vastaanotetut korkean energian elektronit sytokromi bc1-kompleksi 8.

Viitteet

1. González, Carlos (2015) Fotosynteesi. Palautettu osoitteessa: botanica.cnba.uba.ar
2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) Fotosynteesi: perusasiat. Reduca (biologia). Kasvien fysiologiasarja. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
3. Petrillo, Ezequiel (2011) Vaihtoehtoisen silmukoinnin sääntely kasveissa. Valon vaikutukset taaksepäin suuntautuvien signaalien ja PRMT5-proteiinimetyylitransferaasin vaikutuksesta.
4. Sotelo Ailin (2014) Fotosynteesi. Tarkka, luonnontieteellinen ja geodeettinen tiedekunta. Kasvien fysiologian puheenjohtaja (opinto-opas).