Класифікація пластохінону, хімічна структура та функції



The пластохінон (PQ) є органічною ліпідною молекулою, конкретно ізопреноїдом сімейства хінонів. Фактично, це поліненасичена похідна бічного ланцюга хінона, що бере участь у фотосистемі фотосистеми II.

Розташована в тилакоидной мембрані хлоропластів має дуже активний аполярний характер на молекулярному рівні. Дійсно, назва пластохінона походить від його розташування в хлоропластах вищих рослин.

Під час фотосинтезу сонячне випромінювання захоплюється системою FS-II хлорофілом P-680, а потім окислюється вивільненням електрона. Цей електрон піднімається до вищого рівня енергії, яка підбирається молекулою акцептора виборця: пластохінон (PQ).

Пластохінони є частиною електронного фотосинтетичного транспортного ланцюга. Вони є місцем інтеграції різних сигналів і ключовим елементом у відповіді RSp31 на світло. Є близько 10 PQ на FS-II, які зменшуються і окислюються відповідно до функціонального стану фотосинтетичного пристрою.

Тому електрони переносяться через транспортний ланцюжок, в який втручаються кілька цитохромів, а потім досягають пластоціаніну (ПК), який переносить електрони на молекули хлорофілу FS-I.

Індекс

  • 1 Класифікація
  • 2 Хімічна структура
    • 2.1 -Біосинтез
  • 3 Функції
    • 3.1 Фаза світла (PS-II)
  • 4 Посилання

Класифікація

Пластохінон (C55H80O2) - молекула, пов'язана з бензольним кільцем (хіноном). Зокрема, він являє собою ізомер циклогексадіону, який характеризується тим, що є ароматичним з'єднанням, диференційованим за своїм окисно-відновним потенціалом..

Хінони групуються за структурою та властивостями. У межах цієї групи диференціюються бензохінони, що генеруються оксигенацією гідрохінонів. Ізомери цієї молекули є орто-бензохинон і для-бензохинон.

З іншого боку, пластохінон подібний до убихинону, оскільки вони належать до сімейства бензохінонів. У цьому випадку обидва служать акцепторами електронів у транспортних ланцюгах при фотосинтезі та анаеробному диханні.

Пов'язаний з його ліпідним станом, він класифікується в сім'ї терпенів. Тобто ті ліпіди, які складають рослинні і тваринні пігменти, забезпечують колір клітин.

Хімічна структура

Пластохінон утворюється за допомогою активного кільця бензолу-хінону, пов'язаного з бічним ланцюгом поліізопреноїду. Фактично, гексагональне ароматичне кільце приєднане до двох молекул кисню за допомогою подвійних зв'язків на вуглецевих C-1 і C-4.

Цей елемент представлений бічним ланцюгом і складається з дев'яти ізопренів, з'єднаних між собою. Відповідно, це політерпен або изопреноид, тобто вуглеводневі полімери з п'яти атомів вуглецю ізопрен (2-метил-1,3-бутадієн).

Аналогічно, це пренілова молекула, яка полегшує зв'язування з мембранами клітин, подібно до ліпідних якорів. У цьому відношенні до її алкільного ланцюга була додана гідрофобна група (метильна група СН3, розгалужена в положенні R3 і R4)..

-Біосинтез

Під час фотосинтетичного процесу пластохінон синтезується безперервно через його короткий життєвий цикл. Дослідження в клітинах рослин визначили, що ця молекула залишається активною від 15 до 30 годин.

Дійсно, біосинтез пластохінону є дуже складним процесом, що включає до 35 ферментів. Біосинтез має дві фази: перше відбувається в бензольному кільці, а друге - в бічних ланцюгах.

Початкова фаза

На початковій фазі здійснюється синтез хінон-бензольного кільця та пренильной ланцюга. Кільце, отримане з бічних ланцюгів тирозину і пренилу, є результатами гліцеральдегід-3-фосфату і пірувату.

Виходячи з розміру поліізопреноїдного ланцюга, встановлюється тип пластохінону.

Реакція конденсації кільця з бічними ланцюгами

Наступна фаза включає реакцію конденсації кільця з бічними ланцюгами.

Гомогентистская кислота (HGA) є попередником бензол-хінонового кільця, яке синтезується з тирозину, що відбувається завдяки каталізу ферменту тирозин аміно-трансферази.

Зі свого боку, бічні ланцюги пренілу походять з шляху метил-еритрозофосфата (MEP). Ці ланцюги каталізуються ферментом соланезилдифосфатсинтетази з утворенням соланезилдифосфата (SPP)..

Метил-еритритолфосфат (MEP) являє собою метаболічний шлях біосинтезу ізопреноїдів. Після утворення обох сполук відбувається конденсація гомогеністичної кислоти з ланцюгом соланезильного дифосфату, реакція, що каталізується ферментом гомогенізатом соланесіл-трансфераза (HST).

2-диметил-пластохінон

Нарешті, виникла сполука, названа 2-диметил-пластохіноном, яка пізніше з втручанням ферменту метил-трансфераза, дозволяє отримати в якості кінцевого продукту: пластохінон.

Функції

Пластохінони втручаються в фотосинтез, процес, який відбувається з втручанням енергії від сонячного світла, в результаті чого органічна речовина, багата енергією від трансформації неорганічного субстрату.

Фаза світла (PS-II)

Функція пластохінону пов'язана з легкою фазою (PS-II) фотосинтетичного процесу. Молекули пластохінону, які беруть участь у переносі електронів, називаються Q A і Q B.

У зв'язку з цим фотосистема II (PS-II) являє собою комплекс під назвою водно-пластохінон оксидо-редуктаза, де виконуються два фундаментальних процеси. Окислення води каталізується ферментативно і відбувається відновлення пластохінону. У цій діяльності поглинаються фотони з довжиною хвилі 680 нм.

Молекули Q A і Q B відрізняються тим, як вони передають електрони і швидкість передачі. Крім того, для типу зв'язування (сайту зв'язування) з фотосистемою II. Кажуть, що Q A є фіксованим пластохіноном, а Q B - рухомим пластохіноном.

Зрештою, Q A є областю прикріплення до фотосистеми II, яка приймає два електрони в часовій зміні від 200 до 600 нас. На відміну від цього, Q B має можливість приєднуватися до фотосистеми II, приймати і переносити електрони на цитохром.

На молекулярному рівні, коли Q B знижується, його обмінюють на інший набір вільних пластохінонів у тилакоидной мембрані. Між Q A і Q B є неіонний атом Fe (Fe)+2), який бере участь в електронному транспорті між ними.

Таким чином, Q B взаємодіє з амінокислотними залишками в реакційному центрі. Таким чином Q A і Q B отримують великий диференціал в окисно-відновних потенціалах.

Крім того, оскільки Q B слабко прив'язаний до мембрани, вона може бути легко відокремлена шляхом зведення її до QH 2. У цьому стані вона здатна переносити електрони високої енергії, отримані з Q A, в цитохром bc1-комплекс 8.

Список літератури

  1. Гонсалес, Карлос (2015) Фотосинтез. Отримано з: botanica.cnba.uba.ar
  2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) Фотосинтез: основні аспекти. Reduca (Біологія). Серія фізіології рослин. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
  3. Petrillo, Ezequiel (2011) Регулювання альтернативного сплайсингу в рослинах. Ефекти світла від ретроградних сигналів і білка метилтрансферази PRMT5.
  4. Sotelo Ailin (2014) Фотосинтез. Факультет точних, природничих і геодезичних наук. Кафедра фізіології рослин (Навчальний посібник).