PLASTOCHINÓN: KLASIFIKÁCIA, CHEMICKÁ ŠTRUKTÚRA A FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2026

Plastochinon ( PQ ) je lipid organická molekula karosérie, zvlášť potom pre rodinné isoprenoidní chinónov. V skutočnosti je to polynenasýtený derivát chinónu postranného reťazca, ktorý sa zúčastňuje fotosyntézy fotosystému II.

Nachádza sa v tylakoidnej membráne chloroplastov, má nepolárny charakter a je veľmi aktívny na molekulárnej úrovni. Názov plastochinónu sa skutočne odvodzuje od jeho umiestnenia v chloroplastoch vyšších rastlín.

Tylakoidná membrána. Par Tameeria sur Wikipédia anglais, prostredníctvom Wikimedia Commons

Počas fotosyntézy je slnečné žiarenie zachytené v systéme FS-II chlorofylom P-680 a potom oxidované uvoľňovaním elektrónu. Tento elektrón stúpa na vyššiu energetickú hladinu, ktorú zachytáva molekula akceptora voliča: plastochinón (PQ).

Plastochinóny sú súčasťou fotosyntetického transportného reťazca elektrónov. Sú miestom integrácie rôznych signálov a kľúčovým prvkom v reakcii RSp31 na svetlo. Existuje asi 10 PQ na FS-II, ktoré sú redukované a oxidované podľa funkčného stavu fotosyntetického prístroja.

Preto sú elektróny prenášané cez transportný reťazec, v ktorom je zapojených niekoľko cytochrómov, aby neskôr dosiahli plastocyanín (PC), ktorý poskytne elektróny molekulám chlorofylu FS-I.

klasifikácia

Plastochinon (C ₅₅ H ₈₀ O ₂ ) je molekula, spojený s benzénovými kruhom (Chinon). Konkrétne ide o izomér cyklohexadiónu, ktorý sa vyznačuje tým, že ide o aromatickú zlúčeninu, ktorá sa diferencuje svojím redoxným potenciálom.

Chinóny sú zoskupené na základe ich štruktúry a vlastností. V rámci tejto skupiny sú benzochinóny diferencované, vytvárané okysličovaním hydrochinónov. Izoméry tejto molekuly sú orto-benzochinón a para-benzochinón.

Na druhej strane je plastochinón podobný ubichinónu, pretože patrí do rodiny benzochinónov. V tomto prípade slúžia oba ako akceptory elektrónov v transportných reťazcoch počas fotosyntézy a anaeróbneho dýchania.

V spojení so svojím stavom lipidov je kategorizovaný do rodiny terpénov. To znamená, že tie lipidy, ktoré tvoria rastlinné a živočíšne pigmenty, poskytujú bunkám farbu.

Chemická štruktúra

Plastochinón je tvorený aktívnym benzén-chinónovým kruhom spojeným s bočným reťazcom polyizoprenoidu. V skutočnosti je hexagonálny aromatický kruh spojený s dvoma molekulami kyslíka prostredníctvom dvojitých väzieb na uhlíkoch C-1 a C-4.

Tento prvok má bočný reťazec a skladá sa z deviatich navzájom spojených izoprénov. V dôsledku toho je to polyterpén alebo izoprenoid, to znamená uhľovodíkové polyméry s 5 atómami uhlíka izoprén (2-metyl-1,3-butadién).

Podobne ide o prenylovanú molekulu, ktorá uľahčuje pripojenie k bunkovým membránam, podobne ako lipidové kotvy. V tomto ohľade bola k jeho alkylovému reťazcu pridaná hydrofóbna skupina (metylová skupina CH3 rozvetvená v polohe R3 a R4).

-Biosynthesis

Počas fotosyntetického procesu sa plastochinón vďaka svojej krátkej životnosti neustále syntetizuje. Štúdie v rastlinných bunkách stanovili, že táto molekula zostáva aktívna medzi 15 až 30 hodinami.

Biosyntéza plastochinónu je skutočne veľmi komplexný proces, ktorý zahŕňa až 35 enzýmov. Biosyntéza má dve fázy: prvá sa vyskytuje v benzénovom kruhu a druhá v postranných reťazcoch.

Počiatočná fáza

V počiatočnej fáze sa uskutočňuje syntéza chinón-benzénového kruhu a prenylového reťazca. Kruh získaný z tyrozínov a prenylových bočných reťazcov je výsledkom glyceraldehyd-3-fosfátu a pyruvátu.

Na základe veľkosti polyizoprenoidového reťazca je stanovený typ plastochinónu.

Kruhová kondenzačná reakcia s bočnými reťazcami

Ďalšia fáza zahrnuje kondenzačnú reakciu kruhu s bočnými reťazcami.

Kyselina homogentistická (HGA) je predchodcom benzén-chinónového kruhu, ktorý je syntetizovaný z tyrozínu, čo je proces, ktorý sa vyskytuje vďaka katalýze enzýmu tyrozínaminotransferázy.

Preny postranné reťazce pochádzajú napríklad z cesty metyl-erytritolfosfátu (MEP). Tieto reťazce sú katalyzované enzýmom solanesyl difosfát syntetáza za vzniku solanesyl difosfátu (SPP).

Metyl erytritolfosfát (MEP) predstavuje metabolickú cestu pre biosyntézu izoprenoidov. Po vytvorení obidvoch zlúčenín dochádza ku kondenzácii homogénnej kyseliny so solanesyl difosfátovým reťazcom, čo je reakcia katalyzovaná enzýmom homogentistát solanesyl-transferáza (HST).

2-dimetyl-plastochinon

Nakoniec vzniká zlúčenina nazývaná 2-dimetyl-plastochinón, ktorá neskôr s intervenciou enzýmu metyl-transferázy umožňuje získať ako konečný produkt plastochinón.

Vlastnosti

Plastochinóny sa podieľajú na fotosyntéze, čo je proces, ktorý sa vyskytuje pri zásahu energie zo slnečného žiarenia, čo vedie k premene anorganického substrátu na organickú hmotu bohatú na energiu.

Svetelná fáza (PS-II)

Funkcia plastochinónu je spojená s ľahkou fázou (PS-II) fotosyntetického procesu. Molekuly plastochinónu, ktoré sa zúčastňujú prenosu elektrónov, sa nazývajú QA a Q B.

Z tohto hľadiska je fotosystém II (PS-II) komplex nazývaný voda-plastochinón-oxid-reduktáza, pri ktorom sa vykonávajú dva základné procesy. Oxidácia vody je enzymaticky katalyzovaná a dochádza k redukcii plastochinónu. Pri tejto aktivite sa absorbujú fotóny s vlnovou dĺžkou 680 nm.

Molekuly QA a QB sa líšia spôsobom prenosu elektrónov a rýchlosťou prenosu. Tiež kvôli typu väzby (väzobné miesto) s fotosystémom II. QA je považovaný za fixovaný plastochinón a QB je mobilný plastochinón.

Koniec koncov, QA je väzbová zóna fotosystému II, ktorá prijíma dva elektróny v časovej variácii medzi 200 a 600 nás. Namiesto toho má QB schopnosť viazať sa a odpojiť sa od fotosystému II, prijímať a prenášať elektróny na cytochróm.

Na molekulárnej úrovni, keď je QB znížená, je vymenená za inú zo sady voľných plastochinónov v tylakoidovej membráne. Medzi QA a QB je neiónový atóm Fe (Fe ⁺² ), ktorý sa zúčastňuje na elektronickom transporte medzi nimi.

V súhrne QB interaguje s aminokyselinovými zvyškami v reakčnom centre. Týmto spôsobom QA a QB získavajú veľký rozdiel v redoxných potenciáloch.

Ďalej, pretože QB je voľnejšie viazaný na membránu, môže byť ľahko oddelený redukciou na QH 2. V tomto stave je schopný prenášať elektróny vysokej energie prijímané z QA do komplexu cytochrómu bcl1.

Referencie

1. González, Carlos (2015) Fotosyntéza. Získané na: botanica.cnba.uba.ar
2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) Fotosyntéza: Základné aspekty. Reduca (Biology). Fyziologická skupina rastlín. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989 - 3620
3. Petrillo, Ezequiel (2011) Regulácia alternatívneho zostrihu v rastlinách. Účinky svetla pomocou retrográdnych signálov a PRMT5 proteínu metyltransferázy.
4. Fotosyntéza Sotelo Ailin (2014). Fakulta presných vied, prírodných vied a geodézie. Katedra fyziológie rastlín (študijná príručka).