Plastoquinone: klasifikasi, struktur kimia dan fungsi

plastoquinone ( PQ ) adalah molekul organik lipid, khususnya keluarga isoprenoid dari kuinon. Faktanya, itu adalah turunan tak jenuh ganda rantai samping kuinon yang berpartisipasi dalam fotosistem II fotosintesis .

Terletak di membran tilakoid kloroplas , bersifat apolar dan sangat aktif pada tingkat molekuler. Memang, nama plastoquinone berasal dari lokasinya di kloroplas tumbuhan tingkat tinggi.

membran tilakoid. Par Tameeria sur Wikipédia anglais [Domain publik], melalui Wikimedia Commons

Selama fotosintesis , radiasi matahari ditangkap dalam sistem FS-II oleh klorofil P-680 dan kemudian dioksidasi dengan melepaskan elektron. Elektron ini naik ke tingkat energi yang lebih tinggi, yang diambil oleh molekul akseptor pemilih: plastoquinone (PQ).

Plastoquinones adalah bagian dari rantai transpor elektron fotosintesis. Mereka adalah tempat integrasi berbagai sinyal dan bagian penting dalam respons RSp31 terhadap cahaya. Ada sekitar 10 PQ per FS-II yang direduksi dan dioksidasi sesuai dengan keadaan fungsional aparatus fotosintesis.

Oleh karena itu, elektron ditransfer melalui rantai transpor yang melibatkan beberapa sitokrom, untuk kemudian mencapai plastosianin (PC), yang akan menyerahkan elektron ke molekul klorofil FS-I.

Indeks artikel

Klasifikasi

Plastoquinone (C 55 H 80 O 2 ) adalah molekul yang terkait dengan cincin benzena (quinone). Secara khusus, ini adalah isomer sikloheksadion, yang dicirikan sebagai senyawa aromatik yang dibedakan oleh potensi redoksnya.

Kuinon dikelompokkan berdasarkan struktur dan sifatnya. Dalam kelompok ini, benzokuinon dibedakan, dihasilkan oleh oksigenasi hidrokuinon. Isomer dari molekul ini adalah ortho- benzokuinon dan para- benzokuinon.

Di sisi lain, plastoquinone mirip dengan ubiquinone, karena mereka termasuk dalam keluarga benzoquinone. Dalam hal ini, keduanya berfungsi sebagai akseptor elektron dalam rantai transpor selama fotosintesis dan respirasi anaerob.

Terkait dengan status lipidnya, ia dikategorikan dalam keluarga terpene. Yaitu, lipid yang membentuk pigmen tumbuhan dan hewan, memberikan warna pada sel.

Struktur kimia

Plastoquinone terdiri dari cincin benzena-kuinon aktif yang terkait dengan rantai samping poliisoprenoid. Faktanya, cincin aromatik heksagonal terkait dengan dua molekul oksigen melalui ikatan rangkap pada karbon C-1 dan C-4.

Unsur ini memiliki rantai samping dan terdiri dari sembilan isoprena yang dihubungkan bersama. Akibatnya, itu adalah politerpen atau isoprenoid, yaitu, polimer hidrokarbon dari lima atom karbon isoprena (2-metil-1,3-butadiena).

Demikian juga, itu adalah molekul terprenilasi, yang memfasilitasi perlekatan ke membran sel, mirip dengan jangkar lipid. Dalam hal ini, gugus hidrofobik telah ditambahkan ke rantai alkilnya (gugus metil CH3 bercabang di posisi R3 dan R4).

-Biosintesis

Selama proses fotosintesis, plastoquinone terus disintesis, karena siklus hidupnya yang singkat. Studi pada sel tumbuhan telah menentukan bahwa molekul ini tetap aktif antara 15 hingga 30 jam.

Memang, biosintesis plastoquinone adalah proses yang sangat kompleks, melibatkan hingga 35 enzim. Biosintesis memiliki dua fase: yang pertama terjadi di cincin benzena dan yang kedua di rantai samping.

Tahap awal

Pada fase awal, sintesis cincin kuinon-benzena dan rantai prenyl dilakukan. Cincin yang diperoleh dari tirosin dan rantai samping prenyl merupakan hasil dari gliseraldehida-3-fosfat dan piruvat.

Berdasarkan ukuran rantai poliisoprenoid, jenis plastoquinone ditetapkan.

Reaksi kondensasi cincin dengan rantai samping

Fase berikutnya terdiri dari reaksi kondensasi cincin dengan rantai samping.

Homogentistic acid (HGA) adalah pendahulu dari cincin benzena-kuinon, yang disintesis dari tirosin, suatu proses yang terjadi berkat katalisis enzim tirosin amino-transferase.

Untuk bagian mereka, rantai samping prenyl berasal dari jalur metil-eritritol fosfat (MEP). Rantai ini dikatalisis oleh enzim solanesyl diphosphate synthetase untuk membentuk solanesyl diphosphate (SPP).

Metil eritritol fosfat (MEP) merupakan jalur metabolisme untuk biosintesis isoprenoid. Setelah kedua senyawa tersebut terbentuk, terjadi kondensasi asam homogenistik dengan rantai solanesil difosfat, suatu reaksi yang dikatalis oleh enzim homogentistat solanesil-transferase (HST).

2-dimetil-plastokuinon

Akhirnya, senyawa yang disebut 2-dimetil-plastokuinon berasal, yang kemudian dengan intervensi enzim metil-transferase, memungkinkan untuk diperoleh sebagai produk akhir: plastokuinon.

Fitur

Plastoquinones terlibat dalam fotosintesis, proses yang terjadi dengan intervensi energi dari sinar matahari, sehingga dalam organik yang kaya energi materi dari transformasi substrat anorganik.

Fase cahaya (PS-II)

Fungsi plastoquinone dikaitkan dengan fase cahaya (PS-II) dari proses fotosintesis. Molekul plastoquinone yang berpartisipasi dalam transfer elektron disebut QA dan QB.

Dalam hal ini, fotosistem II (PS-II) adalah kompleks yang disebut air-plastokuinon oksida-reduktase, di mana dua proses mendasar dilakukan. Oksidasi air dikatalisis secara enzimatik dan terjadi reduksi plastoquinone. Dalam aktivitas ini, foton dengan panjang gelombang 680 nm diserap.

Molekul QA dan QB berbeda dalam cara mereka mentransfer elektron dan kecepatan transfer. Selain itu, karena jenis pengikatan (binding site) dengan fotosistem II. QA dikatakan sebagai plastoquinone tetap dan QB adalah plastoquinone bergerak.

Bagaimanapun, QA adalah zona pengikatan fotosistem II yang menerima dua elektron dalam variasi waktu antara 200 dan 600 us. Sebaliknya, QB memiliki kemampuan untuk menempel dan melepaskan dari fotosistem II, menerima dan mentransfer elektron ke sitokrom.

Pada tingkat molekuler, ketika QB direduksi, QB ditukar dengan set plastoquinon bebas lainnya di dalam membran tilakoid. Antara QA dan QB ada atom Fe non-ionik (Fe +2 ) yang berpartisipasi dalam transpor elektronik di antara mereka.

Singkatnya, QB berinteraksi dengan residu asam amino di pusat reaksi. Dengan cara ini, QA dan QB memperoleh perbedaan potensial redoks yang besar.

Selanjutnya, karena QB lebih longgar terikat pada membran, QB dapat dengan mudah dipisahkan dengan direduksi menjadi QH 2. Dalam keadaan ini ia mampu mentransfer elektron berenergi tinggi yang diterima dari QA ke sitokrom bc1-kompleks 8.

Referensi

  1. González, Carlos (2015) Fotosintesis. Dipulihkan di: botanica.cnba.uba.ar
  2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) Fotosintesis: Aspek Dasar. Reduca (Biologi). Seri Fisiologi Tumbuhan. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
  3. Petrillo, Ezequiel (2011) Peraturan splicing alternatif pada tanaman. Efek cahaya oleh sinyal retrograde dan methyltransferase protein PRMT5.
  4. Sotelo Ailin (2014) Fotosintesis. Fakultas Ilmu Eksakta, Ilmu Pengetahuan Alam dan Survei. Ketua Fisiologi Tumbuhan (Petunjuk Studi).