PLASTOKINONS: KLASIFIKĀCIJA, ĶĪMISKĀ STRUKTŪRA UN FUNKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

Plastoquinone ( PQ ) ir lipīdu organiska molekula, ir īpaši saistīti ar isoprenoid ģimenes hinonu. Faktiski tas ir sānu ķēdes hinona polinepiesātināts atvasinājums, kas piedalās fotosintēzes II fotosistēmā.

Atrodas hloroplastu tireoidālajā membrānā, tam ir apolārs raksturs un tas ir ļoti aktīvs molekulārā līmenī. Patiešām, plastohinona nosaukums cēlies no tā atrašanās augstāku augu hloroplastos.

Thylakoid membrāna. Par Tameeria sur Wikipédia anglais, izmantojot vietni Wikimedia Commons

Fotosintēzes laikā saules starojumu FS-II sistēmā uztver ar hlorofilu P-680 un pēc tam oksidē, atbrīvojot elektronu. Šis elektrons paaugstinās līdz augstākam enerģijas līmenim, kuru uzņem vēlētāja akceptora molekula: plastohinons (PQ).

Plastokinoni ir daļa no fotosintētiskā elektronu transporta ķēdes. Tās ir dažādu signālu integrācijas vieta un galvenais elements RSp31 reakcijā uz gaismu. Vienā FS-II ir apmēram 10 PQ, kas tiek samazināti un oksidēti atbilstoši fotosintētiskā aparāta funkcionālā stāvokļa stāvoklim.

Tāpēc elektroni tiek pārvietoti caur transporta ķēdi, kurā ir iesaistīti vairāki citohromi, lai vēlāk sasniegtu platocianīnu (PC), kas elektronus piešķirs FS-I hlorofila molekulām.

Klasifikācija

Plastokinons (C ₅₅ H ₈₀ O ₂ ) ir molekula, kas saistīta ar benzola gredzenu (hinonu). Konkrēti, tas ir cikloheksadiona izomērs, kas raksturīgs aromātiska savienojuma formā, kas atšķiras ar tā redoksa potenciālu.

Kinoni tiek grupēti, ņemot vērā to struktūru un īpašības. Šajā grupā benzohinoni tiek diferencēti, ko rada hidrohinonu skābekļa padeve. Šīs molekulas izomēri ir ortobenzohinons un parabenzohinons.

No otras puses, plastohininons ir līdzīgs ubihinonam, jo ​​tie pieder pie benzohinonu ģimenes. Šajā gadījumā abi kalpo kā elektronu akceptori transporta ķēdēs fotosintēzes un anaerobās elpošanas laikā.

Saistībā ar tā lipīdu statusu tas tiek klasificēts terpēnu ģimenē. Tas ir, tie lipīdi, kas veido augu un dzīvnieku pigmentus, nodrošinot krāsu šūnām.

Ķīmiskā struktūra

Plastokvinonu veido aktīvs benzola-hinona gredzens, kas saistīts ar poliizoprenoīda sānu ķēdi. Faktiski sešstūra aromātiskais gredzens ir savienots ar divām skābekļa molekulām, izmantojot divkāršās saites pie C-1 un C-4 oglekļa.

Šim elementam ir sānu ķēde, un to veido deviņi izoprēni, kas savienoti kopā. Līdz ar to tas ir politerpēns vai izoprenoīds, tas ir, piecu oglekļa atomu izoprēna (2-metil-1,3-butadiēna) ogļūdeņraža polimēri.

Tāpat tā ir prenilēta molekula, kas līdzīgi lipīdu enkuriem atvieglo piestiprināšanos pie šūnu membrānām. Šajā sakarā tās alkilķēdē ir pievienota hidrofobā grupa (metilgrupa CH3 sazarota R3 un R4 pozīcijās).

-Biosintēze

Fotosintēzes laikā plastohinons tiek nepārtraukti sintezēts tā īsā dzīves cikla dēļ. Pētījumos augu šūnās ir noteikts, ka šī molekula paliek aktīva 15 līdz 30 stundas.

Patiešām, plastohinona biosintēze ir ļoti sarežģīts process, kurā iesaistīti līdz 35 fermentiem. Biosintēzei ir divas fāzes: pirmā notiek benzola gredzenā un otrā - sānu ķēdēs.

Sākuma fāze

Sākotnējā fāzē tiek veikta hinona-benzola gredzena un prenilķēdes sintēze. Gredzens, kas iegūts no tirozīniem un prenilu sānu ķēdēm, ir glicerraldehīda-3-fosfāta un piruvāta rezultāts.

Balstoties uz poliizoprenoīdu ķēdes lielumu, tiek noteikts plastohinona tips.

Gredzena kondensācijas reakcija ar sānu ķēdēm

Nākamajā fāzē ietilpst gredzena kondensācijas reakcija ar sānu ķēdēm.

Homogenistiskā skābe (HGA) ir benzola-hinona gredzena priekštecis, kas tiek sintezēts no tirozīna - process, kas notiek, pateicoties fermenta tirozīna aminotransferāzes katalizācijai.

No savas puses prenilu sānu ķēdes rodas metil eritritola fosfāta (MEP) ceļā. Šīs ķēdes katalizē ferments solanesildifosfāta sintetāze, veidojot solanesyl difosphate (SPP).

Metil eritritola fosfāts (MEP) veido metabolisma ceļu izoprenoīdu biosintēzei. Pēc abu savienojumu veidošanās notiek homogenistiskās skābes kondensācija ar solanesildifosfāta ķēdi - reakciju, ko katalizē enzīma homogentistate solanesyl-transferase (HST).

2-dimetil-plastohinonons

Visbeidzot, rodas savienojums, ko sauc par 2-dimetil-plastohinonu, kurš vēlāk ar metiltransferāzes enzīma iejaukšanos ļauj iegūt galaproduktu: plastohinonu.

Iespējas

Plastokinoni ir iesaistīti fotosintēzē - procesā, kas notiek ar saules staru enerģijas iejaukšanos, kā rezultātā neorganiskā substrāta pārveidošanas rezultātā tiek iegūtas ar enerģiju bagātas organiskās vielas.

Gaismas fāze (PS-II)

Plastohinona funkcija ir saistīta ar fotosintēzes procesa gaismas fāzi (PS-II). Plastohinona molekulas, kas piedalās elektronu pārnesē, sauc par QA un Q B.

Šajā sakarā II fotosistēma (PS-II) ir komplekss, ko sauc par ūdens-plastikvinona oksīda reduktāzi, kur tiek veikti divi pamata procesi. Ūdens oksidācija tiek fermentatīvi katalizēta un notiek plastohinona samazināšana. Šajā darbībā tiek absorbēti fotoni ar viļņa garumu 680 nm.

QA un QB molekulas atšķiras ar elektronu pārnešanas veidu un pārnešanas ātrumu. Arī sakarā ar saistīšanās veidu (saistīšanās vieta) ar II fotosistēmu. Tiek teikts, ka QA ir fiksētais plastohininons, un QB ir mobilais plastohinons.

Galu galā QA ir II fotosistēmas saistošā zona, kas pieņem divus elektronus laika variācijā no 200 līdz 600 us. Tā vietā QB ir iespēja saistīties un atdalīties no II fotosistēmas, pieņemot un pārnesot elektronus uz citohromu.

Molekulārā līmenī, kad QB ir samazināts, tas tiek apmainīts pret citu no brīvo platohinonu komplekta, kas atrodas vairogdziedzera membrānā. Starp QA un QB ir nejonu Fe atoms (Fe ⁺² ), kas piedalās elektroniskajā transportā starp tiem.

Rezumējot, QB mijiedarbojas ar aminoskābju atlikumiem reakcijas centrā. Tādā veidā QA un QB iegūst lielu atšķirību redox potenciālos.

Turklāt, tā kā QB ir brīvāk piesaistīts membrānai, to var viegli atdalīt, samazinot līdz QH 2. Šajā stāvoklī tas ir spējīgs no QA saņemtos augstas enerģijas elektronus pārnest uz citohroma bc1-kompleksu 8.

Atsauces

1. González, Carlos (2015) Fotosintēze. Atgūts vietnē: botanica.cnba.uba.ar
2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) Fotosintēze: pamata aspekti. Reduca (bioloģija). Augu fizioloģijas sērija. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
3. Petrillo, Ezequiel (2011) Alternatīvas splicēšanas regulēšana augos. Gaismas ietekme ar retrogrādajiem signāliem un PRMT5 olbaltumvielu metiltransferāzes ietekme.
4. Sotelo Ailīna (2014) fotosintēze. Tiešās, dabaszinātņu un mērniecības fakultāte. Augu fizioloģijas katedra (studiju ceļvedis).