PLASTOCHINONA: CLASIFICARE, STRUCTURĂ CHIMICĂ ȘI FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Plastoquinone ( PQ ) este o moleculă organică de lipide, în mod specific o familie isoprenoid de chinone. De fapt, este un derivat polinesaturat cu lanț lateral al chinonei care participă la fotosistemul II al fotosintezei.

Situat în membrana tilacoidă a cloroplastelor, are un caracter apolar și este foarte activ la nivel molecular. Într-adevăr, denumirea de plastochinonă derivă din localizarea sa în cloroplastele plantelor superioare.

Membrana tilacoidă. Par Tameeria sur Wikipédia English, prin Wikimedia Commons

În timpul fotosintezei, radiația solară este captată în sistemul FS-II de clorofila P-680 și apoi oxidată prin eliberarea unui electron. Acest electron crește la un nivel de energie mai mare, care este preluat de molecula acceptantă a votantului: plastochinona (PQ).

Plastochinonele fac parte din lanțul de transport al electronilor fotosintetici. Ele sunt site-ul de integrare a diferitelor semnale și o piesă cheie în răspunsul RSp31 la lumină. Există aproximativ 10 PQ per FS-II care sunt reduse și oxidate în funcție de starea funcțională a aparatului fotosintetic.

Prin urmare, electronii sunt transferați printr-un lanț de transport în care sunt implicați mai mulți citocromi, pentru a ajunge ulterior la plastocianină (PC), ceea ce va da electronii moleculelor de clorofilă ale FS-I.

Clasificare

Plastochinona (C ₅₅ H ₈₀ O ₂ ) este o moleculă asociată cu un inel benzenic (chinona). Concret, este un izomer al ciclohexadionei, caracterizat prin faptul că este un compus aromatic diferențiat de potențialul său redox.

Quinonele sunt grupate în funcție de structura și proprietățile lor. În cadrul acestei grupe, benzochinonele sunt diferențiate, generate de oxigenarea hidrochinonelor. Izomerii acestei molecule sunt orto-benzoquinona și para-benzochinona.

Pe de altă parte, plastochinona este similară cu ubiquinona, deoarece aparțin familiei benzochinone. În acest caz, ambii servesc ca acceptoare de electroni în lanțurile de transport în timpul fotosintezei și respirației anaerobe.

Asociat cu statutul lipidic, este clasificat în familia terpenilor. Adică acele lipide care alcătuiesc pigmenți vegetali și animale, oferind culoare celulelor.

Structura chimică

Plastochinona este alcătuită dintr-un inel activ de benzen-quinonă asociat cu un lanț lateral al unui polisoprenoid. De fapt, inelul aromatic hexagonal este legat de două molecule de oxigen prin legături duble la carbonii C-1 și C-4.

Acest element are lanțul lateral și este compus din nouă izoprene legate între ele. În consecință, este un polipropen sau izoprenoid, adică polimeri de hidrocarburi ai cinci atomi de carbon izopren (2-metil-1,3-butadienă).

De asemenea, este o moleculă prenilată, care facilitează atașarea la membranele celulare, similar cu ancorele lipidice. În acest sens, s-a adăugat o grupă hidrofobă la lanțul alchil (gruparea metil CH3 ramificată în poziția R3 și R4).

-Biosynthesis

În timpul procesului fotosintetic, plastochinona este sintetizată continuu datorită ciclului său de viață scurt. Studiile efectuate pe celulele plantelor au stabilit că această moleculă rămâne activă între 15 și 30 de ore.

Într-adevăr, biosinteza plastochinonei este un proces foarte complex, care implică până la 35 de enzime. Biosinteza are două faze: prima apare în inelul benzenului și a doua în lanțurile laterale.

Faza initiala

În faza inițială, se realizează sinteza inelului quinone-benzen și a lanțului prenilic. Inelul obținut din tirozinele și lanțurile laterale prenilice sunt rezultatul gliceraldehidei-3-fosfatului și piruvatului.

Pe baza dimensiunii lanțului polisoprenoid, se stabilește tipul plastochinonei.

Reacție de condensare inelară cu lanțuri laterale

Faza următoare cuprinde reacția de condensare a inelului cu lanțurile laterale.

Acidul omogentistic (HGA) este predecesorul inelului benzen-quinonă, care este sintetizat din tirozină, proces care se produce datorită catalizei enzimei tirozină amino-transferază.

La rândul lor, lanțurile laterale prenilice au originea în calea fosfatului de metil eritritol (MEP). Aceste lanțuri sunt catalizate de enzima solanesil difosfat sintaza pentru a forma solanesil difosfat (SPP).

Fosfat de metil eritritol (MEP) constituie o cale metabolică pentru biosinteza izoprenoizilor. După formarea ambilor compuși, condensul acidului omogen are loc cu lanțul solanesil difosfat, o reacție catalizată de enzima omogentistat solanesil-transferază (HST).

2-dimetil-plastoquinone

În cele din urmă, se formează un compus numit 2-dimetil-plastoquinona, care mai târziu, cu intervenția enzimei metil-transferază, permite obținerea ca produs final: plastochinona.

Caracteristici

Plastochinonele sunt implicate în fotosinteză, proces care are loc cu intervenția energiei din lumina soarelui, rezultând materie organică bogată în energie din transformarea unui substrat anorganic.

Faza ușoară (PS-II)

Funcția plastochinonei este asociată cu faza ușoară (PS-II) a procesului fotosintetic. Moleculele plastochinone care participă la transferul de electroni se numesc QA și Q B.

În acest sens, fotosistemul II (PS-II) este un complex numit apă-plastochinonă oxid-reductază, în care sunt realizate două procese fundamentale. Oxidarea apei este catalizată enzimatic și apare reducerea plastochinonei. În această activitate se absorb fotoni cu lungimea de undă de 680 nm.

Moleculele QA și QB diferă în modul în care transferă electronii și în viteza transferului. De asemenea, datorită tipului de legare (site de legare) cu fotosistemul II. Despre QA se spune că este plastochinona fixă ​​și QB este plastochinona mobilă.

La urma urmei, QA este zona de legare a fotosistemului II care acceptă cei doi electroni într-o variație de timp între 200 și 600 noi. În schimb, QB are capacitatea de a lega și de a se detașa de fotosistemul II, acceptând și transferând electroni în citocrom.

La nivel molecular, atunci când QB este redus, acesta este schimbat pentru un alt set de plastochinone libere din membrana tilacoidă. Între QA și QB există un atom de Fe neionic (Fe ⁺² ) care participă la transportul electronic între ei.

În rezumat, QB interacționează cu reziduurile de aminoacizi din centrul de reacție. În acest fel, QA și QB dobândesc un diferențial mare în potențialele redox.

Mai mult, având în vedere că QB este legat mai ușor de membrană, acesta poate fi ușor separat prin reducerea la QH 2. În această stare este capabil să transfere electroni cu energie mare primită de la QA la complexul 8 al citocromului bc1.

Referințe

1. González, Carlos (2015) Fotosinteză. Recuperat la: botanica.cnba.uba.ar
2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) Fotosinteză: Aspecte de bază. Reduca (Biologie). Seria de fiziologie a plantelor. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
3. Petrillo, Ezequiel (2011) Reglementarea alternativă a împletirii în plante. Efectele luminii prin semnalele retrograde și ale proteinei metiltransferazei PRMT5.
4. Sinteo Ailin (2014) Fotosinteză. Facultatea de Științe Exacte, Naturale și Topografie Catedra de fiziologie a plantelor (Ghid de studiu).