Plastoquinon-classificatie, chemische structuur en functies

de plastochinon (PQ) is een organisch lipidemolecuul, specifiek een isoprenoïde van de chinon-familie. Het is feitelijk een meervoudig onverzadigde zijketenderivaat van het chinon dat deelneemt aan het fotosysteem II-fotosysteem.

Gelegen in het thylakoïde membraan van de chloroplasten, heeft het een zeer actief apolair karakter op moleculair niveau. Inderdaad, de naam plastoquinone komt voort uit zijn locatie in de chloroplasten van hogere planten.

Tijdens fotosynthese wordt zonnestraling in het FS-II-systeem opgevangen door chlorofyl P-680 en vervolgens geoxideerd door een elektron vrij te geven. Dit elektron stijgt naar een hoger niveau van energie, dat wordt opgepikt door het kiezer-acceptormolecuul: plastoquinone (PQ).

Plastoquinones maken deel uit van de elektronische fotosynthetische transportketen. Ze zijn de plaats van integratie van verschillende signalen en een sleutelelement in de reactie van RSp31 op licht. Er zijn ongeveer 10 PQ per FS-II die worden gereduceerd en geoxideerd volgens de functionele toestand van het fotosyntheseapparaat.

Daarom worden de elektronen door een transportketen overgebracht waarin verschillende cytochromen ingrijpen om vervolgens het plastocyanine (PC) te bereiken, dat de elektronen naar chlorofylmoleculen van FS-I zal overbrengen..

index

• 1 Classificatie
• 2 Chemische structuur
  • 2.1 -Biosynthese
• 3 functies
  • 3.1 Lichtfase (PS-II)
• 4 Referenties

classificatie

Plastoquinone (C₅₅H₈₀O₂) is een molecuul dat is geassocieerd met een benzeenring (chinon). Specifiek is het een isomeer van cyclohexadion, gekenmerkt doordat het een aromatische verbinding is, gedifferentieerd door zijn redoxpotentiaal.

Chinonen zijn gegroepeerd op basis van hun structuur en eigenschappen. Binnen deze groep zijn benzoquinonen gedifferentieerd, gegenereerd door de oxygenatie van hydrochinonen. De isomeren van dit molecuul zijn de ortho-benzoquinone en de voor-benzochinon.

Aan de andere kant is plastoquinone vergelijkbaar met ubiquinon, omdat ze tot de benzochinon-familie behoren. In dit geval dienen beide als elektronenacceptor in transportketens tijdens fotosynthese en anaerobe ademhaling.

Geassocieerd met zijn lipideconditie, is het gecategoriseerd in de familie van terpenen. Dat wil zeggen, die lipiden die plantaardige en dierlijke pigmenten vormen, die de cellen kleur geven.

Chemische structuur

Plastoquinone wordt gevormd door een actieve ring van benzeen-chinon geassocieerd met een zijketen van een polyisoprenoïde. In feite is de hexagonale aromatische ring gebonden aan twee zuurstofmoleculen door middel van dubbele bindingen op koolstofatomen C-1 en C-4.

Dit element presenteert de zijketen en is samengesteld uit negen met elkaar verbonden isoprenen. Dienovereenkomstig is het een polyterpene of isoprenoïde, d.w.z. koolwaterstofpolymeren van 5 koolstofatomen isopreen (2-methyl-1,3-butadieen).

Evenzo is het een geprenyleerd molecuul, dat binding aan celmembranen vergemakkelijkt, vergelijkbaar met lipide-ankers. In dit opzicht is een hydrofobe groep toegevoegd aan zijn alkylketen (methylgroep CH3 vertakt op positie R3 en R4).

-biosynthese

Tijdens het fotosyntheseproces wordt plastoquinone continu gesynthetiseerd, vanwege de korte levenscyclus. Studies in plantencellen hebben vastgesteld dat dit molecuul tussen 15 en 30 uur actief blijft.

Inderdaad, de biosynthese van plastoquinone is een zeer complex proces, met maximaal 35 enzymen. Biosynthese heeft twee fasen: de eerste komt voor in de benzeenring en de tweede in de zijketens.

Beginfase

In de beginfase wordt de synthese van de chinon-benzeenring en de prenylketen uitgevoerd. De ring verkregen uit tyrosine en prenyl zijketens zijn de resultaten van glyceraldehyde-3-fosfaat en pyruvaat.

Op basis van de grootte van de polyisoprenoïde keten wordt het type plastoquinon vastgesteld.

Condensatiereactie van de ring met de zijketens

De volgende fase omvat de condensatiereactie van de ring met de zijketens.

Homogentistic acid (HGA) is de voorloper van de benzeen-chinonring, die wordt gesynthetiseerd uit tyrosine, een proces dat plaatsvindt dankzij de katalyse van het enzym tyrosine amino-transferase.

De prenyl zijketens zijn van oorsprong afkomstig uit de methyl-erythritol fosfaat (MEP) route. Deze ketens worden gekatalyseerd door het enzym solanesyldifosfaatsynthetase om solanesyldifosfaat (SPP) te vormen.

Methyl-erythritolfosfaat (MEP) vormt een metabolische route van isoprenoïde biosynthese. Na de vorming van beide verbindingen vindt de condensatie van het homogenísticozuur met de keten van solanesil-difosfaat plaats, waarbij de reactie wordt gekatalyseerd door het enzym homogentistato solanesil-transferasa (HST).

2-dimethyl-plastochinon

Tenslotte is er een verbinding genaamd 2-dimethyl-plastoquinone ontstaan, die later met de tussenkomst van het enzym methyl-transferase, het mogelijk maakt om als eindproduct te verkrijgen: de plastoquinone.

functies

Plastoquinones interveniëren in fotosynthese, een proces dat plaatsvindt met de interventie van energie uit zonlicht, resulterend in organisch materiaal dat rijk is aan energie door de transformatie van een anorganisch substraat.

Lichtfase (PS-II)

De functie van plastoquinone is geassocieerd met de lichte fase (PS-II) van het fotosyntheseproces. De plastoquinonmoleculen die deelnemen aan de overdracht van elektronen worden Q A en Q B genoemd.

In dit opzicht is fotosysteem II (PS-II) een complex dat water-plastoquinonoxido-reductase wordt genoemd, waarbij twee fundamentele processen worden uitgevoerd. De oxidatie van water wordt enzymatisch gekatalyseerd en de reductie van plastoquinon vindt plaats. In deze activiteit worden fotonen met een golflengte van 680 nm geabsorbeerd.

De moleculen Q A en Q B verschillen in de manier waarop ze de elektronen en de snelheid van de overdracht overbrengen. Bovendien, voor het type binding (bindingsplaats) met fotosysteem II. Er wordt gezegd dat QA het vaste plastoquinon is en QB het mobiele plastoquinon.

Immers, Q A is het gebied van gehechtheid aan fotosysteem II dat de twee elektronen accepteert in een tijdsvariatie tussen 200 en 600 ons. Daarentegen heeft Q B het vermogen om fotosysteem II te verbinden en te verbreken, en elektronen te accepteren en over te brengen naar cytochroom.

Op moleculair niveau, wanneer QB wordt gereduceerd, wordt het uitgewisseld voor een andere set vrije plastoquinonen in het thylakoïdemembraan. Tussen Q A en Q B bevindt zich een niet-ionisch Fe (Fe) -atoom⁺²) die deelneemt aan het elektronisch transport tussen hen.

Samenvattend, QB interageert met de aminozuurresten in het reactiecentrum. Op deze manier verwerven Q A en Q B een groot verschil in de redoxpotentialen.

Aangezien QB zwak aan het membraan is gebonden, kan het bovendien gemakkelijk worden gescheiden door te worden gereduceerd tot QH 2. In deze toestand is het in staat hoge energie-elektronen te ontvangen die worden ontvangen van Q A naar cytochroom bc1-complex 8.

referenties

1. González, Carlos (2015) Fotosynthese. Teruggeplaatst van: botanica.cnba.uba.ar
2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) Fotosynthese: basisaspecten. Reduca (biologie). Plant Physiology Series. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
3. Petrillo, Ezequiel (2011) Regeling van alternatieve splitsing in planten. Effecten van licht door retrograde signalen en eiwitmethyltransferase PRMT5.
4. Sotelo Ailin (2014) Fotosynthese. Faculteit Exacte, Natuurlijke en Landmeetkundige Wetenschappen. Voorzitter van plantfysiologie (studiegids).