PLASTOKINON: OSZTÁLYOZÁS, KÉMIAI SZERKEZET ÉS FUNKCIÓK - BIOLÓGIA - 2025

A plasztokinon (PQ) egy lipid szerves molekula, különösen a kinonok izoprenoid családja. Valójában ez egy kinon oldallánc többszörösen telítetlen származéka, amely részt vesz a fotoszintézis II. Rendszerében.

A kloroplasztok tiroidos membránjában található, apoláris jellegű és molekuláris szinten nagyon aktív. A plasztokinon neve valójában annak a magasabb növények kloroplasztikában való elhelyezkedéséből fakad.

Thylakoid membrán. Par Tameeria sur Wikipédia anglais, a Wikimedia Commonson keresztül

A fotoszintézis során a napsugárzást az FS-II rendszerben elfogják a P-680 klorofill, majd elektron kibocsátásával oxidálják. Ez az elektron magasabb energiaszintre emelkedik, amelyet felvesz a választói akceptor molekula: a plasztokinon (PQ).

A plaztokinonok a fotoszintézisű elektronszállító lánc részei. Ezek a különféle jelek integrációjának helyszínei és kulcseleme az RSp31 fényreakciójának. FS-II-enként körülbelül 10 PQ van, amelyek redukálódnak és oxidálódnak a fotoszintetikus készülék funkcionális állapota szerint.

Ezért az elektronokat egy olyan transzportláncon keresztül továbbítják, amelyben számos citokróm részt vesz, hogy később eljuthassanak a plasztocianinhoz (PC), amely az elektronokat az FS-I klorofill molekuláinak adja.

Osztályozás

A plaztokinon (C ₅₅ H ₈₀ O ₂) egy benzolgyűrűhöz (kinonhoz) kapcsolódó molekula. Pontosabban, ez a ciklohexadion izomere, azzal jellemezve, hogy aromás vegyület, amely redox potenciálja alapján különbözik.

A kinonokat szerkezetük és tulajdonságaik alapján csoportosítottuk. Ezen a csoporton belül a benzoikinonok differenciálódnak, amelyeket a hidrokinonok oxigénnel történő előállítása hoz létre. Ennek a molekulának az izomerjei az orto-benzo-kinon és a para-benzo-kinon.

Másrészt a plasztokinon hasonló az ubikinonhoz, mert a benzoquinon családhoz tartoznak. Ebben az esetben mindkettő elektronakceptorként szolgál a szállítási láncokban a fotoszintézis és az anaerob légzés során.

A lipid állapotával összefüggésben a terpén családba tartozik. Vagyis azok a lipidek, amelyek növényi és állati pigmentet alkotnak, és színt adnak a sejteknek.

Kémiai szerkezet

A plaztokinon egy aktív benzol-kinongyűrűből áll, amely egy poliizoprenoid oldalsó láncához kapcsolódik. Valójában a hatszögletű aromás gyűrű két oxigénmolekulához kapcsolódik kettős kötések révén a C-1 és C-4 szénatomon.

Ennek az elemnek van az oldallánca, és kilenc egymással összekötött izoprénből áll. Következésképpen ez egy polipepén vagy izoprenoid, azaz öt szénatomot tartalmazó izoprén (2-metil-1,3-butadién) szénhidrogénpolimerek.

Hasonlóképpen, egy prenilezett molekula, amely megkönnyíti a sejtmembránokhoz való kapcsolódást, hasonlóan a lipidhorgonyokhoz. Ebben a tekintetben az alkilláncához hidrofób csoportot adtak (az R3 és R4 helyzetben elágazó CH3 metilcsoport).

-Biosynthesis

A fotoszintézis során a rövid életciklusa miatt a plasztokinont folyamatosan szintetizálják. A növényi sejtekkel végzett vizsgálatok azt mutatták, hogy ez a molekula aktív marad 15-30 óra alatt.

A plasztokinon bioszintézise valóban nagyon összetett folyamat, amely akár 35 enzimet is magában foglalhat. A bioszintézisnek két fázisa van: az első a benzolgyűrűben, a második az oldalláncokban zajlik.

Kezdeti szakasz

A kezdeti szakaszban a kinon-benzol gyűrű és a prenil-lánc szintézisét hajtjuk végre. A tirozinokból és a prenil-oldalláncokból nyert gyűrű a glicerraldehid-3-foszfát és a piruvát eredménye.

A poliizoprenoid lánc mérete alapján meghatározzák a plastoquinone típusát.

Gyűrűs kondenzációs reakció oldalláncokkal

A következő szakasz a gyűrűnek az oldalláncokkal történő kondenzációs reakcióját tartalmazza.

A homogenisztikus sav (HGA) a benzol-kinongyűrű elődje, amelyet tirozinból szintetizálnak. Ez egy olyan folyamat, amely a tirozin-amino-transzferáz enzim katalízise révén valósul meg.

A prenil oldalláncok a metil-eritrit-foszfát (MEP) útvonalból származnak. Ezeket a láncokat a solanesil-difoszfát-szintetáz enzim katalizálja, hogy solanesil-difoszfátot (SPP) kapjon.

A metil-eritritol-foszfát (MEP) metabolikus útvonalat képez az izoprenoidok bioszintézisében. Mindkét vegyület képződése után a homogenista sav kondenzálódik a solanesil-difoszfát-lánccal, amelyet a homogenisztatikus solanesil-transzferáz (HST) enzim katalizál.

2-dimetil-plasztokinon

Végül egy 2-dimetil-plasztokinonnak nevezett vegyület származik, amely később a metil-transzferáz enzim beavatkozása révén végtermékként plasztokinont eredményez.

Jellemzők

A plaztokinonok részt vesznek a fotoszintézisben, amely folyamat a napfényből származó energia beavatkozásával jár, amely energiagazdag szerves anyagot eredményez egy szervetlen szubsztrátum átalakulása során.

Könnyű fázis (PS-II)

A plasztokinon funkciója összekapcsolódik a fotoszintézis folyamatának könnyű fázisával (PS-II). Az elektronátvitelben részt vevő plasztokinon molekulákat QA és Q B-nek nevezzük.

Ebben a tekintetben a II. Fényrendszer (PS-II) egy víz-plasztokinon-oxid-reduktáznak nevezett komplex, amelyben két alapvető folyamatot hajtanak végre. A víz oxidációját enzimatikusan katalizálják, és a plasztokinon redukciója következik be. Ebben a tevékenységben a 680 nm hullámhosszúságú fotonokat abszorbeálják.

A QA és QB molekulák különböznek az elektronok átvitelének módjától és az átadás sebességétől. Ezenkívül a II. Fényrendszerrel való kötődés típusa miatt (kötőhely). A QA-t állítólag fix plasztokinonnak, és QB-t a mobil plastoquinonnak nevezik.

Végül is a QA a II. Fényképes rendszer kötőzónája, amely 200 és 600 us közötti időbeli változással elfogadja a két elektronot. Ehelyett a QB képes megkötni és leválasztani a II. Fényrendszertől, elektronokat fogadva és továbbítva a citokrómba.

Molekuláris szinten, amikor a QB redukálódik, a Thlakoid membránon belüli szabad plasztokinonok egy másik csoportjára cseréljük. A QA és a QB között van egy nemionos Fe-atom (Fe ⁺²), amely részt vesz a közöttük zajló elektronikus szállításban.

Összefoglalva: a QB kölcsönhatásba lép a aminosavmaradékokkal a reakcióközpontban. Ily módon a QA és a QB nagy különbséget szerez a redoxpotenciálban.

Ezenkívül, mivel a QB lazábban kötődik a membránhoz, könnyen elválasztható QH 2-re történő redukcióval. Ebben az állapotban képes a QA-tól kapott nagy energiájú elektronokat átvinni a citokróm bc1-komplexhez.

Irodalom

1. González, Carlos (2015) Fotoszintézis. Helyreállítva: botanica.cnba.uba.ar
2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) Fotoszintézis: Alapvető szempontok. Reduca (biológia). Növény-élettani sorozat. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
3. Petrillo, Ezequiel (2011) Az alternatív splicing szabályozása növényekben. A fény hatása a retrográd jelek és a PRMT5 fehérje metil-transzferáz hatására.
4. Sotelo Ailin (2014) Fotoszintézis. Pontos, Természettudományi és Földmérési Kar. Növényi élettan elnöke (tanulmányi útmutató).