PLASTOQUINONE: التصنيف والتركيب الكيميائي والوظائف - مادة الاحياء - 2025

و كينون صانعي (PQ) هو جزيء عضوي الدهون، وتحديدا عائلة isoprenoid من كينونات. في الواقع ، إنه عبارة عن مشتق متعدد غير مشبع من سلسلة جانبية من الكينون الذي يشارك في النظام الضوئي الثاني لعملية التمثيل الضوئي.

يقع في غشاء الثايلاكويد للبلاستيدات الخضراء ، وهو ذو طبيعة قطبية ونشط للغاية على المستوى الجزيئي. في الواقع ، اسم البلاستوكينون مشتق من موقعه في البلاستيدات الخضراء للنباتات العليا.

غشاء الثايلاكويد. Par Tameeria sur Wikipédia anglais ، عبر ويكيميديا ​​كومنز

أثناء عملية التمثيل الضوئي ، يتم التقاط الإشعاع الشمسي في نظام FS-II بواسطة الكلوروفيل P-680 ثم يتأكسد بإطلاق إلكترون. يرتفع هذا الإلكترون إلى مستوى طاقة أعلى ، والذي يلتقطه جزيء متقبل الناخب: بلاستوكينون (PQ).

تعد البلاستوكينون جزءًا من سلسلة نقل الإلكترون الضوئي. إنها موقع تكامل الإشارات المختلفة وقطعة أساسية في استجابة RSp31 للضوء. يوجد حوالي 10 PQs لكل FS-II يتم تقليلها وأكسدتها وفقًا للحالة الوظيفية لجهاز التمثيل الضوئي.

لذلك ، يتم نقل الإلكترونات من خلال سلسلة نقل يشارك فيها العديد من السيتوكرومات ، لتصل لاحقًا إلى البلاستوسيانين (PC) ، والذي سيعطي الإلكترونات لجزيئات الكلوروفيل في FS-I.

تصنيف

البلاستوكينون (C ₅₅ H ₈₀ O ₂) هو جزيء مرتبط بحلقة بنزين (كينون). على وجه التحديد ، هو عبارة عن أيزومر من الهيكساديون الحلقي ، يتميز بكونه مركب عطري متمايز بإمكانية الأكسدة والاختزال.

يتم تجميع الكينونات بناءً على هيكلها وخصائصها. ضمن هذه المجموعة ، يتم تمييز البنزوكينون ، الناتج عن أكسجة الهيدروكينون. ايزومرات هذا الجزيء هي ortho-benzoquinone و para-benzoquinone.

من ناحية أخرى ، يشبه البلاستوكينون يوبيكوينون ، لأنهم ينتمون إلى عائلة البنزوكوينون. في هذه الحالة ، يعمل كلاهما كمستقبلات للإلكترون في سلاسل النقل أثناء عملية التمثيل الضوئي والتنفس اللاهوائي.

يرتبط بوضعه الدهني ، ويصنف في عائلة التربين. أي ، تلك الدهون التي تشكل أصباغ نباتية وحيوانية ، توفر اللون للخلايا.

التركيب الكيميائي

يتكون البلاستوكينون من حلقة بنزين-كينون نشطة مرتبطة بسلسلة جانبية من بولي إيزوبرينويد. في الواقع ، الحلقة العطرية السداسية مرتبطة بجزيئين من الأكسجين من خلال روابط مزدوجة في الكربون C-1 و C-4.

يحتوي هذا العنصر على سلسلة جانبية ويتكون من تسعة isoprenes مرتبطة ببعضها البعض. وبالتالي ، فهو عبارة عن بوليتربين أو إيزوبرينويد ، أي بوليمرات هيدروكربونية لخمس ذرات كربون أيزوبرين (2-ميثيل-1،3-بوتادين).

وبالمثل ، فهو جزيء سابق التين ، مما يسهل الارتباط بأغشية الخلايا ، على غرار المراسي الدهنية. في هذا الصدد ، تمت إضافة مجموعة كارهة للماء إلى سلسلة الألكيل الخاصة بها (مجموعة الميثيل CH3 المتفرعة في الموضع R3 و R4).

- التخليق الحيوي

أثناء عملية التمثيل الضوئي ، يتم تصنيع البلاستوكينون باستمرار بسبب دورة حياته القصيرة. أكدت الدراسات التي أجريت على الخلايا النباتية أن هذا الجزيء يظل نشطًا ما بين 15 إلى 30 ساعة.

في الواقع ، يعتبر التخليق الحيوي للبلاستوكينون عملية معقدة للغاية ، تتضمن ما يصل إلى 35 إنزيمًا. يتكون التخليق الحيوي من مرحلتين: الأولى تحدث في حلقة البنزين والثانية في السلاسل الجانبية.

المرحلة الأولى

في المرحلة الأولية ، يتم توليف حلقة الكينون-بنزين وسلسلة برينيل. الحلقة التي تم الحصول عليها من سلاسل التيروزينات الجانبية و prenyl هي نتيجة glyceraldehyde-3-phosphate و pyruvate.

بناءً على حجم سلسلة polyisoprenoid ، يتم تحديد نوع plastoquinone.

تفاعل حلقة التكثيف مع السلاسل الجانبية

تشتمل المرحلة التالية على تفاعل تكثيف الحلقة مع السلاسل الجانبية.

الحمض المتجانس (HGA) هو سلف حلقة البنزين-كينون ، والتي يتم تصنيعها من التيروزين ، وهي عملية تحدث بفضل تحفيز إنزيم التيروزين أمينو ترانسفيراز.

من جانبهم ، تنشأ سلاسل جانبية prenyl في مسار ميثيل إريثريتول فوسفات (MEP). يتم تحفيز هذه السلاسل بواسطة إنزيم solanesyl diphosphate synthetase لتكوين solanesyl diphosphate (SPP).

يشكل فوسفات ميثيل إريثريتول (MEP) مسارًا استقلابيًا للتخليق الحيوي للأيزوبرينويدات. بعد تكوين كلا المركبين ، يحدث تكثيف الحمض المتجانس مع سلسلة solanesyl diphosphate ، وهو تفاعل محفز بواسطة إنزيم solanesyl-transferase (HST).

2-ثنائي ميثيل بلاستوكينون

أخيرًا ، ينشأ مركب يسمى 2-dimethyl-plastoquinone ، والذي يسمح لاحقًا بتدخل إنزيم methyl-transferase بالحصول على منتج نهائي: plastoquinone.

المميزات

تشارك البلاستوكينونات في عملية التمثيل الضوئي ، وهي عملية تحدث مع تدخل الطاقة من ضوء الشمس ، مما ينتج عنه مادة عضوية غنية بالطاقة من تحول ركيزة غير عضوية.

مرحلة الضوء (PS-II)

ترتبط وظيفة البلاستوكينون بمرحلة الضوء (PS-II) لعملية التمثيل الضوئي. تسمى جزيئات البلاستوكينون التي تشارك في نقل الإلكترون QA و Q B.

في هذا الصدد ، فإن النظام الضوئي الثاني (PS-II) عبارة عن مركب يسمى اختزال أوكسيد بلاستوكينون المائي ، حيث يتم تنفيذ عمليتين أساسيتين. يتم تحفيز أكسدة الماء إنزيميًا ويحدث تقليل للبلاستوكينون. في هذا النشاط ، يتم امتصاص الفوتونات التي يبلغ طولها الموجي 680 نانومتر.

تختلف جزيئات QA و QB في طريقة نقل الإلكترونات وسرعة النقل. أيضًا ، نظرًا لنوع الربط (موقع الربط) بنظام ضوئي II. يُقال أن QA هو plastoquinone الثابت و QB هو plastoquinone المحمول.

بعد كل شيء ، QA هي منطقة ربط النظام الضوئي الثاني التي تقبل الإلكترونين في فارق زمني بين 200 و 600 لنا. بدلاً من ذلك ، يمتلك QB القدرة على الارتباط والانفصال عن النظام الضوئي الثاني ، وقبول ونقل الإلكترونات إلى السيتوكروم.

على المستوى الجزيئي ، عندما يتم تقليل QB ، يتم استبداله بمجموعة أخرى من البلاستوكينونات الحرة داخل غشاء الثايلاكويد. بين QA و QB توجد ذرة حديد غير أيونية (Fe ⁺²) تشارك في النقل الإلكتروني بينهما.

باختصار ، يتفاعل QB مع بقايا الأحماض الأمينية في مركز التفاعل. بهذه الطريقة يكتسب QA و QB فرقًا كبيرًا في إمكانات الأكسدة والاختزال.

علاوة على ذلك ، نظرًا لأن QB أكثر ارتباطًا بالغشاء ، يمكن فصله بسهولة عن طريق تقليله إلى QH 2. في هذه الحالة يكون قادرًا على نقل الإلكترونات عالية الطاقة المستلمة من QA إلى مجمع السيتوكروم bc1 8.

المراجع

1. غونزاليس ، كارلوس (2015) التمثيل الضوئي. تم الاسترجاع في: botanica.cnba.uba.ar
2. بيريز-أوريا كاريل ، إيلينا (2009) التمثيل الضوئي: الجوانب الأساسية. Reduca (علم الأحياء). سلسلة فسيولوجيا النبات. 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
3. Petrillo، Ezequiel (2011) تنظيم التضفير البديل في النباتات. تأثيرات الضوء بإشارات رجعية وبروتين ميثيل ترانسفيراز PRMT5.
4. Sotelo Ailin (2014) التمثيل الضوئي. كلية العلوم الدقيقة والطبيعية والمساحة. كرسي فسيولوجيا النبات (دليل الدراسة).