PLASTOQUINONE: KLASIFIKASI, STRUKTUR DAN FUNGSI KIMIA - BIOLOGI - 2025

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

Terletak di membran tilakoid kloroplas, sifatnya 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, 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 fotosintetik. 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 alat fotosintesis.

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

Klasifikasi

Plastoquinone (C ₅₅ H ₈₀ O ₂ ) adalah molekul yang berasosiasi dengan cincin benzen (kuinon). Secara khusus, ini adalah isomer dari sikloheksadione, ditandai dengan senyawa aromatik yang dibedakan oleh potensi redoksnya.

Kuinon dikelompokkan berdasarkan struktur dan propertinya. Dalam kelompok ini, benzoquinon dibedakan, dihasilkan oleh oksigenasi hidrokuinon. Isomer molekul ini adalah orto-benzoquinone dan para-benzoquinone.

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

Terkait dengan status lipidnya, itu dikategorikan dalam keluarga terpene. Artinya, lipid yang menyusun pigmen tumbuhan dan hewan, memberi warna pada sel.

Struktur kimia

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

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

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

-Biosintesis

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

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

Tahap awal

Pada tahap awal, sintesis cincin kuinon-benzena dan rantai prenil dilakukan. Cincin yang diperoleh dari rantai samping tirosin dan prenil adalah hasil dari gliseraldehida-3-fosfat dan piruvat.

Berdasarkan ukuran rantai poliisoprenoid, jenis plastoquinone ditentukan.

Reaksi kondensasi cincin dengan rantai samping

Fase selanjutnya terdiri dari reaksi kondensasi cincin dengan rantai samping.

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

Untuk bagiannya, rantai samping prenil berasal dari jalur metil eritritol fosfat (MEP). Rantai ini dikatalisis oleh enzim solanesil difosfat sintetase untuk membentuk solanesil difosfat (SPP).

Methyl erythritol phosphate (MEP) merupakan jalur metabolisme untuk biosintesis Isoprenoid. Setelah pembentukan kedua senyawa, kondensasi asam homogenistik terjadi dengan rantai solanesil difosfat, reaksi yang dikatalisis oleh enzim homogentistate solanesyl-transferase (HST).

2-dimetil-plastoquinone

Akhirnya, sebuah senyawa yang disebut 2-dimetil-plastoquinone berasal, yang kemudian dengan intervensi dari enzim metil-transferase, memungkinkan untuk mendapatkan sebagai produk akhir: plastoquinone.

fitur

Plastoquinones terlibat dalam fotosintesis, suatu proses yang terjadi dengan intervensi energi dari sinar matahari, menghasilkan bahan organik yang kaya energi 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 Q B.

Dalam hal ini, fotosistem II (PS-II) adalah kompleks yang disebut water-plastoquinone oxide-reductase, di mana dua proses mendasar dilakukan. Oksidasi air dikatalisis secara enzimatis 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. Juga karena jenis pengikatan (binding site) dengan fotosistem II. QA dikatakan sebagai plastoquinone tetap dan QB adalah plastoquinone seluler.

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

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

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

Lebih lanjut, karena QB lebih longgar terikat pada membran, ia 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. Pengaruh cahaya oleh sinyal retrograde dan protein methyltransferase PRMT5.
4. Sotelo Ailin (2014) Fotosintesis. Fakultas Persis, Ilmu Pengetahuan Alam dan Survei. Ketua Fisiologi Tumbuhan (Pemandu Studi).