PLASTOQUINONE: การจำแนกโครงสร้างทางเคมีและหน้าที่ - ชีววิทยา - 2026

plastoquinone ( PQ ) เป็นโมเลกุลอินทรีย์ไขมันโดยเฉพาะครอบครัวของ isoprenoid Quinones ในความเป็นจริงมันเป็นอนุพันธ์ไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนของลูกโซ่ด้านข้างของ quinone ที่มีส่วนร่วมใน photosystem II ของการสังเคราะห์ด้วยแสง

ตั้งอยู่ในเมมเบรนไทลาคอยด์ของคลอโรพลาสต์มีลักษณะเป็น apolar และมีการใช้งานมากในระดับโมเลกุล แท้จริงแล้วชื่อของพลาสโตควิโนนมาจากตำแหน่งของมันในคลอโรพลาสต์ของพืชชั้นสูง

เยื่อไธลาคอยด์ Par Tameeria sur Wikipédia anglais ผ่าน Wikimedia Commons

ในระหว่างการสังเคราะห์แสงรังสีดวงอาทิตย์จะถูกจับในระบบ FS-II โดยคลอโรฟิลล์ P-680 แล้วออกซิไดซ์โดยการปล่อยอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนนี้จะเพิ่มขึ้นไปสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้นซึ่งถูกเลือกโดยโมเลกุลของผู้มีสิทธิเลือกตั้ง: plastoquinone (PQ)

Plastoquinones เป็นส่วนหนึ่งของห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนสังเคราะห์ด้วยแสง เป็นที่ตั้งของการรวมสัญญาณที่แตกต่างกันและเป็นส่วนสำคัญในการตอบสนองต่อแสงของ RSp31 มีประมาณ 10 PQs ต่อ FS-II ที่ถูกลดทอนและออกซิไดซ์ตามสถานะการทำงานของเครื่องมือสังเคราะห์แสง

ดังนั้นอิเล็กตรอนจะถูกถ่ายโอนผ่านห่วงโซ่การขนส่งซึ่งมีหลายไซโตโครเมสเกี่ยวข้องเพื่อไปถึงพลาสโตไซยานิน (PC) ในภายหลังซึ่งจะให้อิเล็กตรอนไปยังโมเลกุลของคลอโรฟิลล์ของ FS-I

การจัดหมวดหมู่

Plastoquinone (C ₅₅ H ₈₀ O ₂ ) เป็นโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับวงแหวนเบนซีน (quinone) โดยเฉพาะมันเป็นไอโซเมอร์ของไซโคลเฮกซาไดโอนซึ่งมีลักษณะเป็นสารประกอบอะโรมาติกที่แตกต่างจากศักยภาพในการรีดอกซ์

Quinones ถูกจัดกลุ่มตามโครงสร้างและคุณสมบัติ ภายในกลุ่มนี้เบนโซควิโนนมีความแตกต่างซึ่งเกิดจากการให้ออกซิเจนของไฮโดรควิโนน ไอโซเมอร์ของโมเลกุลนี้คือ ortho-benzoquinone และ para-benzoquinone

ในทางกลับกัน plastoquinone คล้ายกับ ubiquinone เนื่องจากอยู่ในตระกูลเบนโซควิโนน ในกรณีนี้ทั้งสองทำหน้าที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอนในโซ่ลำเลียงระหว่างการสังเคราะห์แสงและการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน

เกี่ยวข้องกับสถานะของไขมันจึงถูกจัดอยู่ในตระกูล Terpene นั่นคือลิพิดที่ประกอบเป็นเม็ดสีจากพืชและสัตว์ซึ่งให้สีแก่เซลล์

โครงสร้างทางเคมี

Plastoquinone ประกอบด้วยวงแหวนเบนซีน - ควิโนนที่ใช้งานอยู่ซึ่งเกี่ยวข้องกับสายโซ่ด้านข้างของโพลีไอโซพรีนอยด์ ในความเป็นจริงแหวนอะโรมาติกหกเหลี่ยมเชื่อมโยงกับโมเลกุลออกซิเจนสองตัวผ่านพันธะคู่ที่คาร์บอน C-1 และ C-4

องค์ประกอบนี้มีโซ่ด้านข้างและประกอบด้วยไอโซพรีนเก้าตัวที่เชื่อมโยงกัน ดังนั้นมันจึงเป็นโพลีเทอร์พีนหรือไอโซพรีนอยด์กล่าวคือโพลีเมอร์ไฮโดรคาร์บอนของไอโซพรีนคาร์บอน 5 อะตอม (2-methyl-1,3-butadiene)

ในทำนองเดียวกันมันเป็นโมเลกุล prenylated ซึ่งอำนวยความสะดวกในการยึดติดกับเยื่อหุ้มเซลล์คล้ายกับจุดยึดของไขมัน ในเรื่องนี้กลุ่มที่ไม่ชอบน้ำได้ถูกเพิ่มเข้าไปในโซ่อัลคิล (กลุ่มเมธิล CH3 ที่แตกแขนงในตำแหน่ง R3 และ R4)

- การสังเคราะห์ทางชีวภาพ

ในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์แสงพลาสโตควิโนนจะถูกสังเคราะห์อย่างต่อเนื่องเนื่องจากวงจรชีวิตสั้น การศึกษาในเซลล์พืชพบว่าโมเลกุลนี้ยังคงทำงานอยู่ระหว่าง 15 ถึง 30 ชั่วโมง

อันที่จริงการสังเคราะห์ทางชีวภาพของพลาสโตควิโนนเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนมากซึ่งเกี่ยวข้องกับเอนไซม์มากถึง 35 ชนิด การสังเคราะห์ทางชีวภาพมีสองขั้นตอน: ครั้งแรกเกิดขึ้นในวงแหวนเบนซีนและครั้งที่สองในโซ่ด้านข้าง

เฟสเริ่มต้น

ในระยะเริ่มต้นจะมีการสังเคราะห์วงแหวนควิโนน - เบนซีนและห่วงโซ่ prenyl แหวนที่ได้จากไทโรซีนและโซ่ข้าง prenyl เป็นผลมาจาก glyceraldehyde-3-phosphate และ pyruvate

ขึ้นอยู่กับขนาดของห่วงโซ่โพลีไอโซพรีนอยด์ชนิดของพลาสโตควิโนนจะถูกกำหนดขึ้น

ปฏิกิริยาการควบแน่นของวงแหวนกับโซ่ข้าง

ขั้นตอนต่อไปประกอบด้วยปฏิกิริยาการควบแน่นของวงแหวนกับโซ่ด้านข้าง

กรดโฮโมเจนติสติก (HGA) เป็นบรรพบุรุษของวงแหวนเบนซีน - ควิโนนซึ่งสังเคราะห์จากไทโรซีนซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นจากการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ไทโรซีนอะมิโนทรานเฟอเรส

ในส่วนของพวกมันโซ่ข้าง prenyl มีต้นกำเนิดในทางเดินของ methyl erythritol phosphate (MEP) โซ่เหล่านี้ถูกเร่งโดยเอนไซม์โซลานีซิลไดฟอสเฟตซินเทสเพื่อสร้างโซลานีซิลไดฟอสเฟต (SPP)

Methyl erythritol phosphate (MEP) เป็นเส้นทางการเผาผลาญสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพของ Isoprenoids หลังจากการก่อตัวของสารประกอบทั้งสองแล้วการควบแน่นของกรด homogenistic จะเกิดขึ้นกับโซ่ไดฟอสเฟตโซลานีซิลซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ homogentistate solanesyl-transferase (HST)

2-dimethyl-plastoquinone

ในที่สุดสารประกอบที่เรียกว่า 2-dimethyl-plastoquinone ก็เกิดขึ้นซึ่งต่อมาด้วยการแทรกแซงของเอนไซม์ methyl-transferase ทำให้ได้รับเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย: plastoquinone

คุณสมบัติ

Plastoquinones เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นจากการแทรกแซงของพลังงานจากแสงแดดส่งผลให้สารอินทรีย์ที่มีพลังงานสูงจากการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้นอนินทรีย์

เฟสแสง (PS-II)

การทำงานของพลาสโตควิโนนเกี่ยวข้องกับเฟสแสง (PS-II) ของกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง โมเลกุลของพลาสโตควิโนนที่มีส่วนร่วมในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนเรียกว่า QA และ Q B

ในเรื่องนี้ photosystem II (PS-II) เป็นสารประกอบเชิงซ้อนที่เรียกว่า water-plastoquinone oxidase-reductase ซึ่งมีกระบวนการพื้นฐานสองกระบวนการ การเกิดออกซิเดชันของน้ำเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางเอนไซม์และการลดลงของพลาสโตควิโนน ในกิจกรรมนี้โฟตอนที่มีความยาวคลื่น 680 นาโนเมตรจะถูกดูดซับ

โมเลกุล QA และ QB แตกต่างกันในวิธีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนและความเร็วในการถ่ายโอน นอกจากนี้เนื่องจากประเภทของการผูก (ไซต์ที่มีผลผูกพัน) ด้วยระบบภาพถ่าย II กล่าวกันว่า QA เป็นพลาสโตควิโนนคงที่และ QB คือพลาสโตควิโนนแบบเคลื่อนที่

ท้ายที่สุด QA คือโซนผูกพัน photosystem II ที่รับอิเล็กตรอนสองตัวในการแปรผันของเวลาระหว่าง 200 ถึง 600 us แต่ QB มีความสามารถในการผูกและแยกออกจาก photosystem II รับและถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปยังไซโตโครม

ในระดับโมเลกุลเมื่อลด QB จะมีการแลกเปลี่ยนพลาสโตควิโนนอิสระอีกชุดหนึ่งภายในเยื่อไธลาคอยด์ ระหว่าง QA และ QB มี Fe อะตอมที่ไม่ใช่ไอออนิก (Fe ⁺² ) ที่มีส่วนร่วมในการขนส่งทางอิเล็กทรอนิกส์ระหว่างกัน

โดยสรุป QB ทำปฏิกิริยากับกรดอะมิโนที่ตกค้างในศูนย์ปฏิกิริยา ด้วยวิธีนี้ QA และ QB จะได้รับความแตกต่างอย่างมากในศักยภาพการรีดอกซ์

นอกจากนี้เนื่องจาก QB ถูกผูกไว้กับเมมเบรนอย่างหลวม ๆ จึงสามารถแยกออกได้ง่ายโดยการลดลงเป็น QH 2 ในสถานะนี้จะสามารถถ่ายโอนอิเล็กตรอนพลังงานสูงที่ได้รับจาก QA ไปยัง cytochrome bc1-complex 8

อ้างอิง

1. González, Carlos (2015) การสังเคราะห์ด้วยแสง. สืบค้นที่: botanica.cnba.uba.ar
2. Pérez-Urria Carril, Elena (2009) การสังเคราะห์ด้วยแสง: ด้านพื้นฐาน. Reduca (ชีววิทยา) ชุดสรีรวิทยาของพืช 2 (3): 1-47. ISSN: 1989-3620
3. Petrillo, Ezequiel (2011) ระเบียบการประกบทางเลือกในพืช. ผลกระทบของแสงโดยสัญญาณถอยหลังเข้าคลองและของโปรตีนเมธิลทรานสเฟอเรส PRMT5
4. Sotelo Ailin (2014) การสังเคราะห์ด้วยแสง. คณะวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและการสำรวจที่แน่นอน ประธานสาขาสรีรวิทยาของพืช (คู่มือการศึกษา)