PLASTOKINON: KLASIFIKACIJA, KEMIJSKA STRUKTURA I FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2025

Plastoquinone (PQ) je organska molekula lipida, posebno infekcije izoprenoid obitelji kinona. U stvari, polinezasićeni derivat kinona bočnog lanca koji sudjeluje u fotosistemu II fotosinteze.

Smješten u tilakoidnoj membrani kloroplasta, apolarnog je karaktera i vrlo je aktivan na molekularnoj razini. Doista, ime plastokinona potječe od njegovog položaja u kloroplastima viših biljaka.

Tilakoidna membrana. Par Tameeria sur Wikipédia anglais, via Wikimedia Commons

Tijekom fotosinteze, sunčevo zračenje je zabilježeno u FS-II sustavu klorofilom P-680, a zatim oksidira oslobađanjem elektrona. Taj se elektron podiže na višu energetsku razinu, koju pokupi molekula akceptorskog birača: plastokinon (PQ).

Plastokinoni su dio lanca fotosintetskog prijevoza elektrona. Oni su mjesto integracije različitih signala i ključni su dio u odgovoru RSp31 na svjetlost. Postoji oko 10 PQ po FS-II koji se reduciraju i oksidiraju u skladu s funkcionalnim stanjem fotosintetskog aparata.

Zbog toga se elektroni prenose kroz transportni lanac u koji je uključeno nekoliko citohroma, da bi kasnije došli do plastocijanina (PC), koji će elektronima dati molekule klorofila FS-I.

Klasifikacija

Plastoquinone (C ₅₅ H ₈₀ O ₂) je molekula povezana s benzenskim prstenom (kinonskim). Točnije, radi se o izomeru cikloheksadiona koji je karakteriziran aromatskim spojem koji je diferenciran po svom redoks potencijalu.

Kinoni se grupiraju na temelju njihove strukture i svojstava. Unutar ove skupine diferenciraju se benzokinoni koji nastaju oksigenacijom hidrokinona. Izomeri ove molekule su orto-benzokinon i para-benzokinon.

S druge strane, plastokinon je sličan ubikinonu, jer pripada obitelji benzokinona. U ovom slučaju, oba služe kao akceptori elektrona u transportnim lancima tijekom fotosinteze i anaerobnog disanja.

Povezan sa svojim lipidnim statusom, kategoriziran je u obitelji terpena. To su oni lipidi koji čine biljne i životinjske pigmente, pružajući stanicama boju.

Kemijska struktura

Plastokinon se sastoji od aktivnog prstena benzen-hinona povezanog s bočnim lancem poliizoprenoida. U stvari, šesterokutni aromatski prsten povezan je s dvije molekule kisika dvostrukim vezama na ugljiku C-1 i C-4.

Ovaj element ima bočni lanac i sastoji se od devet izoprena povezanih zajedno. Posljedično, riječ je o poterpenu ili izoprenoidu, to jest ugljikovodičnim polimerima izoprena s pet atoma ugljika (2-metil-1,3-butadien).

Isto tako, radi se o preniliranoj molekuli koja olakšava vezanje na stanične membrane, slično lipidnim sidrima. S tim u vezi, hidrofobna skupina dodana je u njen alkilni lanac (metilna skupina CH3 razgranata u položaju R3 i R4).

-Biosynthesis

Tijekom fotosintetskog procesa, plastokinon se kontinuirano sintetizira zbog kratkog životnog ciklusa. Studije na biljnim stanicama utvrdile su da ova molekula ostaje aktivna između 15 i 30 sati.

Zapravo je biosinteza plastokinona vrlo složen proces, u koji je uključeno i do 35 enzima. Biosinteza ima dvije faze: prva se događa u benzenskom prstenu, a druga u bočnim lancima.

Početna faza

U početnoj fazi provodi se sinteza kinon-benzennog prstena i prenilnog lanca. Prsten dobiven iz tirozina i prenilnih bočnih lanaca rezultat je gliceraldehid-3-fosfata i piruvata.

Na temelju veličine poliizoprenoidnog lanca utvrđuje se vrsta plastokinona.

Reakcija kondenzacije prstena sa bočnim lancima

Sljedeća faza obuhvaća reakciju kondenzacije prstena sa bočnim lancima.

Homogentistična kiselina (HGA) prethodnica je benzen-hinonskog prstena koji se sintetizira iz tirozina, procesa koji se događa zahvaljujući katalizi enzima tirozin amino-transferaza.

Sa svoje strane, prenilni bočni lanci potječu iz metil eritritol fosfata (MEP). Ti se lanci kataliziraju enzimom solanesil difosfat sintetazom, čime nastaje solanesil difosfat (SPP).

Metil eritritol fosfat (MEP) predstavlja metabolički put za biosintezu izoprenoida. Nakon stvaranja oba spoja, dolazi do kondenzacije homogene kiseline sa lancem solanesil difosfata, reakcijom kataliziranom enzimom homogentistatnom solanezil-transferazom (HST).

2-dimetil-plastoquinone

Konačno, nastaje spoj nazvan 2-dimetil-plastokinon, koji kasnije intervencijom enzima metil-transferaze omogućava dobivanje konačnog proizvoda: plastokinona.

Značajke

Plastokinoni su uključeni u fotosintezu, proces koji nastaje uz intervenciju energije sunčeve svjetlosti, što rezultira energetskom bogatom organskom tvari iz transformacije neorganskog supstrata.

Svjetlosna faza (PS-II)

Funkcija plastokinona povezana je sa svjetlosnom fazom (PS-II) procesa fotosinteze. Molekule plastokinona koji sudjeluju u prijenosu elektrona nazivaju se QA i Q B.

S tim u vezi, foto sustav II (PS-II) je kompleks koji se naziva vode-plastokinon oksid-reduktaza, gdje se provode dva temeljna procesa. Oksidacija vode enzimski je katalizirana i dolazi do redukcije plastokinona. U ovoj aktivnosti apsorbiraju se fotoni s valnom duljinom od 680 nm.

Molekule QA i QB razlikuju se u načinu prijenosa elektrona i brzini prijenosa. Također, zbog vrste vezanja (mjesta vezanja) s fotosustavom II. Kaže se da je QA fiksni plastokinon, a QB je pokretni plastokinon.

Uostalom, QA je zona vezivanja fotosistema II koja prihvaća dva elektrona u vremenskoj varijaciji između 200 i 600 nas. Umjesto toga, QB ima mogućnost vezanja i odvajanja od fotosistema II, prihvaćanje i prijenos elektrona u citokrom.

Na molekularnoj razini, kada se QB smanjuje, zamjenjuje se s drugim skupom slobodnih plastokinona unutar tilakoidne membrane. Između QA i QB postoji neionski Fe atom (Fe ⁺²) koji sudjeluje u elektroničkom prijevozu između njih.

Ukratko, QB djeluje s aminokiselinskim ostacima u reakcijskom centru. Na taj način QA i QB stječu veliku razliku u redox-potencijalima.

Nadalje, budući da se QB labavije veže na membranu, može se lako odvojiti smanjenjem na QH 2. U tom je stanju sposobna prenijeti visokoenergetske elektrone primljene iz QA u citokrom bc1-kompleks 8.

Reference

1. González, Carlos (2015) Fotosinteza. Oporavak na: botanica.cnba.uba.ar
2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) fotosinteza: osnovni aspekti. Reduka (biologija). Serija za fiziologiju biljaka. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
3. Petrillo, Ezequiel (2011) Regulacija alternativnog spajanja u biljkama. Učinci svjetlosti retrogradnim signalima i proteinom PRMT5 metiltransferaza.
4. Sotelo Ailin (2014) fotosinteza. Fakultet egzaktnih, prirodnih i geodetskih fakulteta. Katedra za fiziologiju biljaka (Vodič za studije).