PLASTOQUINONE: SINIFLANDIRMA, KIMYASAL YAPI VE FONKSIYONLAR - BIYOLOJI - 2025

Plastokinon ( PQ ) bir lipid organik molekül, kinonlar spesifik bir isoprenoit ailesidir. Aslında, fotosentezin fotosistem II'sine katılan kinonun yan zincir çoklu doymamış bir türevidir.

Kloroplastların tilakoid zarında bulunur, apolar karakterdedir ve moleküler düzeyde çok aktiftir. Gerçekten de, plastokinonun adı, yüksek bitkilerin kloroplastlarındaki konumundan türemiştir.

Thylakoid membran. Par Tameeria sur Wikipédia anglais, Wikimedia Commons aracılığıyla

Fotosentez sırasında, güneş radyasyonu FS-II sisteminde klorofil P-680 tarafından yakalanır ve daha sonra bir elektron bırakılarak oksitlenir. Bu elektron, seçmen alıcı molekülü olan plastokinon (PQ) tarafından toplanan daha yüksek bir enerji seviyesine yükselir.

Plastokinonlar, fotosentetik elektron taşıma zincirinin bir parçasıdır. Farklı sinyallerin entegrasyon sahası ve RSp31'in ışığa tepkisindeki anahtar parçadır. FS-II başına fotosentetik aparatın işlevsel durumuna göre indirgenen ve oksitlenen yaklaşık 10 PQ vardır.

Bu nedenle, elektronlar, elektronları FS-I'in klorofil moleküllerine verecek olan plastosiyanine (PC) ulaşmak için birkaç sitokromun dahil olduğu bir taşıma zinciri yoluyla aktarılır.

sınıflandırma

Plastoquinone (C ₅₅ H ₈₀ O ₂ ), bir benzen halkası (kinon) ile ilişkili bir moleküldür. Spesifik olarak, redoks potansiyeli ile farklılaştırılmış aromatik bir bileşik olmasıyla karakterize edilen bir sikloheksadion izomeridir.

Kinonlar yapılarına ve özelliklerine göre gruplandırılır. Bu grup içinde, benzokinonlar, hidrokinonların oksijenlenmesiyle üretilen farklılaşır. Bu molekülün izomerleri orto-benzokinon ve para-benzokinon'dur.

Öte yandan plastoquinone, benzokinon ailesine ait oldukları için ubikinona benzer. Bu durumda, her ikisi de fotosentez ve anaerobik solunum sırasında taşıma zincirlerinde elektron alıcısı görevi görür.

Lipid statüsü ile ilişkili olarak terpen ailesinde kategorize edilir. Yani bitki ve hayvan pigmentlerini oluşturan, hücrelere renk veren lipidler.

Kimyasal yapı

Plastoquinone, bir poliizoprenoidin bir yan zinciri ile ilişkili aktif bir benzen-kinon halkasından oluşur. Aslında, altıgen aromatik halka, C-1 ve C-4 karbonlarındaki çift bağlarla iki oksijen molekülüne bağlıdır.

Bu elemanın yan zinciri vardır ve birbirine bağlı dokuz izopreninden oluşur. Sonuç olarak, bir politerpen veya izoprenoid, yani beş karbon atomlu izopren hidrokarbon polimerleridir (2-metil-1,3-bütadien).

Aynı şekilde, lipid çapalara benzer şekilde hücre zarlarına bağlanmayı kolaylaştıran prenile bir moleküldür. Bu bağlamda, alkil zincirine hidrofobik bir grup eklenmiştir (R3 ve R4 konumunda dallanmış metil grubu CH3).

Biyosentez

Fotosentetik işlem sırasında, plastokinon, kısa yaşam döngüsü nedeniyle sürekli olarak sentezlenir. Bitki hücrelerindeki çalışmalar, bu molekülün 15 ila 30 saat arasında aktif kaldığını tespit etti.

Gerçekte, plastokinon biyosentezi, 35'e kadar enzimi içeren çok karmaşık bir süreçtir. Biyosentezin iki aşaması vardır: birincisi benzen halkasında ve ikincisi yan zincirlerde meydana gelir.

İlk aşama

İlk aşamada, kinon-benzen halkası ve prenil zincirinin sentezi gerçekleştirilir. Tirozinlerden ve prenil yan zincirlerden elde edilen halka, gliseraldehit-3-fosfat ve piruvatın sonucudur.

Poliizoprenoid zincirinin boyutuna bağlı olarak, plastokinon tipi belirlenir.

Yan zincirlerle halka yoğunlaşma reaksiyonu

Bir sonraki aşama, halkanın yan zincirlerle yoğunlaşma reaksiyonunu içerir.

Homojentistik asit (HGA), tirozin amino-transferaz enziminin katalizi sayesinde meydana gelen bir süreç olan tirozinden sentezlenen benzen-kinon halkasının öncülüdür.

Prenil yan zincirleri, metil eritritol fosfat (MEP) yolundan kaynaklanır. Bu zincirler, solansil difosfat (SPP) oluşturmak için enzim solansil difosfat sentetaz tarafından katalize edilir.

Metil eritritol fosfat (MEP), İzoprenoidlerin biyosentezi için metabolik bir yol oluşturur. Her iki bileşiğin oluşumundan sonra, homojenistik asidin yoğunlaşması, homojentistat solanesil-transferaz (HST) enzimi tarafından katalize edilen bir reaksiyon olan solansil difosfat zinciri ile meydana gelir.

2-dimetil-plastokinon

Son olarak, 2-dimetil-plastokinon adı verilen bir bileşik ortaya çıkar ve daha sonra metil transferaz enziminin müdahalesi ile nihai ürün olarak plastokinon elde edilmesini sağlar.

Özellikleri

Plastokinonlar, güneş ışığından gelen enerjinin müdahalesi ile meydana gelen ve inorganik bir substratın dönüşümünden enerji açısından zengin organik madde ile sonuçlanan bir süreç olan fotosentezde yer alır.

Işık fazı (PS-II)

Plastokinonun işlevi, fotosentetik sürecin hafif fazı (PS-II) ile ilişkilidir. Elektron transferine katılan plastokinon moleküllerine QA ve Q B denir.

Bu bağlamda, fotosistem II (PS-II), iki temel işlemin gerçekleştirildiği, su-plastokinon oksit-redüktaz adı verilen bir komplekstir. Suyun oksidasyonu enzimatik olarak katalize edilir ve plastokinonun indirgenmesi meydana gelir. Bu aktivitede dalga boyu 680 nm olan fotonlar absorbe edilir.

QA ve QB molekülleri, elektronları transfer etme biçimleri ve transferin hızı bakımından farklılık gösterir. Ayrıca, fotosistem II ile bağlanma türü (bağlama yeri) nedeniyle. QA'nın sabit plastokinon olduğu ve QB'nin hareketli plastokinon olduğu söylenir.

Sonuçta, QA, iki elektronu 200 ile 600 us arasındaki bir zaman değişiminde kabul eden fotosistem II bağlama bölgesidir. Bunun yerine, QB, elektronları kabul edip sitokroma aktararak fotosistem II'den bağlanma ve ayrılma yeteneğine sahiptir.

Moleküler seviyede, QB azaldığında, tilakoid membran içindeki başka bir serbest plastokinon seti ile değiştirilir. QA ve QB arasında, aralarındaki elektronik taşınmaya katılan iyonik olmayan bir Fe atomu (Fe ⁺² ) vardır.

Özet olarak QB, reaksiyon merkezindeki amino asit kalıntıları ile etkileşime girer. Bu şekilde QA ve QB, redoks potansiyellerinde büyük bir farklılık kazanır.

Ayrıca, QB, membrana daha gevşek bir şekilde bağlandığından, QH 2'ye indirgenerek kolayca ayrılabilir. Bu durumda, QA'dan alınan yüksek enerjili elektronları sitokrom bc1-kompleks 8'e aktarabilir.

Referanslar

1. González, Carlos (2015) Fotosentez. Botanica.cnba.uba.ar adresinde kurtarıldı
2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) Fotosentez: Temel Yönler. Reduca (Biyoloji). Bitki Fizyolojisi Serisi. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
3. Petrillo, Ezequiel (2011) Bitkilerde alternatif eklemenin düzenlenmesi. Işığın retrograd sinyaller ve PRMT5 protein metiltransferazın etkileri.
4. Sotelo Ailin (2014) Fotosentez. Kesin, Doğa Bilimleri ve Ölçme Fakültesi. Bitki Fizyolojisi Başkanı (Çalışma Kılavuzu).