Plastoquinona: classificação, estrutura química e funções - Ciência - 2023

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o plastoquinona (PQ) é uma molécula lipídica orgânica, especificamente um isoprenóide da família das quinonas. Na verdade, é um derivado poliinsaturado da cadeia lateral da quinona que participa do fotossistema II da fotossíntese.

Localizado na membrana tilacóide dos cloroplastos, tem caráter apolar e é muito ativo no nível molecular. Na verdade, o nome de plastoquinona deriva de sua localização nos cloroplastos de plantas superiores.

Durante a fotossíntese, a radiação solar é capturada no sistema FS-II pela clorofila P-680 e então oxidada pela liberação de um elétron. Este elétron sobe para um nível de energia mais alto, que é captado pela molécula aceitadora do eleitor: plastoquinona (PQ).

As plastoquinonas fazem parte da cadeia de transporte de elétrons fotossintéticos. Eles são o local de integração de diferentes sinais e uma peça-chave na resposta do RSp31 à luz. Existem cerca de 10 PQs por FS-II que são reduzidos e oxidados de acordo com o estado funcional do aparelho fotossintético.

Portanto, os elétrons são transferidos através de uma cadeia de transporte envolvendo vários citocromos, para posteriormente atingir a plastocianina (PC), que irá entregar os elétrons às moléculas de clorofila do FS-I.

Classificação

Plastoquinona (C₅₅H₈₀OU₂) é uma molécula associada a um anel de benzeno (quinona). Especificamente, é um isômero da ciclohexadiona, caracterizado por ser um composto aromático diferenciado pelo seu potencial redox.

Quinones são agrupados com base em sua estrutura e propriedades. Dentro deste grupo, destacam-se as benzoquinonas, geradas pela oxigenação das hidroquinonas. Os isômeros desta molécula são os orto-benzoquinona e para-benzoquinona.

Já a plastoquinona se assemelha à ubiquinona, por pertencer à família das benzoquinonas. Nesse caso, ambos atuam como aceptores de elétrons nas cadeias de transporte durante a fotossíntese e a respiração anaeróbica.

Associado ao seu status lipídico, é classificado na família dos terpenos. Ou seja, aqueles lipídios que compõem os pigmentos vegetais e animais, dando cor às células.

Estrutura química

A plastoquinona é composta por um anel ativo de benzeno-quinona associado a uma cadeia lateral de um poliisoprenóide. Na verdade, o anel aromático hexagonal está ligado a duas moléculas de oxigênio por meio de ligações duplas nos carbonos C-1 e C-4.

Este elemento possui a cadeia lateral e é composto por nove isoprenos ligados entre si. Consequentemente, é um politerpeno ou isoprenóide, ou seja, polímeros de hidrocarbonetos de isopreno de cinco átomos de carbono (2-metil-1,3-butadieno).

Da mesma forma, é uma molécula prenilada, que facilita a fixação às membranas celulares, semelhante às âncoras lipídicas. A este respeito, um grupo hidrofóbico foi adicionado à sua cadeia alquil (grupo metil CH3 ramificado na posição R3 e R4).

-Biossíntese

Durante o processo fotossintético, a plastoquinona é sintetizada continuamente, devido ao seu curto ciclo de vida. Estudos em células vegetais determinaram que essa molécula permanece ativa entre 15 a 30 horas.

Na verdade, a biossíntese da plastoquinona é um processo muito complexo, envolvendo até 35 enzimas. A biossíntese tem duas fases: a primeira ocorre no anel benzênico e a segunda nas cadeias laterais.

Fase inicial

Na fase inicial, é realizada a síntese do anel quinona-benzeno e da cadeia prenila. O anel obtido das tirosinas e das cadeias laterais do prenil são o resultado do gliceraldeído-3-fosfato e do piruvato.

Com base no tamanho da cadeia poliisoprenóide, o tipo de plastoquinona é estabelecido.

Reação de condensação de anel com cadeias laterais

A próxima fase compreende a reação de condensação do anel com as cadeias laterais.

O ácido homogentístico (HGA) é o predecessor do anel benzeno-quinona, que é sintetizado a partir da tirosina, processo que ocorre graças à catálise da enzima tirosina amino-transferase.

Por sua vez, as cadeias laterais do prenil se originam na via do metil eritritol fosfato (MEP). Essas cadeias são catalisadas pela enzima solanossil difosfato sintetase para formar solanossil difosfato (SPP).

O fosfato de metil eritritol (MEP) constitui uma via metabólica para a biossíntese de isoprenóides. Após a formação de ambos os compostos, ocorre a condensação do ácido homogenístico com a cadeia do difosfato de solanesil, reação catalisada pela enzima homogentistate solanesyl-transferase (HST).

2-dimetil-plastoquinona

Por fim, surge um composto denominado 2-dimetil-plastoquinona, que posteriormente com a intervenção da enzima metil-transferase, permite obter como produto final: a plastoquinona.

Características

As plastoquinonas intervêm na fotossíntese, processo que ocorre com a intervenção da energia da luz solar, resultando em matéria orgânica rica em energia a partir da transformação de um substrato inorgânico.

Fase leve (PS-II)

A função da plastoquinona está associada à fase leve (PS-II) do processo fotossintético. As moléculas de plastoquinona que participam da transferência de elétrons são chamadas de Q A e Q B.

Nesse sentido, o fotossistema II (PS-II) é um complexo denominado água-plastoquinona óxido-redutase, onde dois processos fundamentais são realizados. A oxidação da água é catalisada enzimaticamente e ocorre a redução da plastoquinona. Nesta atividade, fótons com comprimento de onda de 680 nm são absorvidos.

As moléculas Q A e Q B diferem na maneira como transferem elétrons e na velocidade da transferência. Além disso, devido ao tipo de ligação (local de ligação) com o fotossistema II. Diz-se que Q A é a plastoquinona fixa e Q B é a plastoquinona móvel.

Afinal, Q A é a zona de ligação do fotossistema II que aceita os dois elétrons em uma variação de tempo entre 200 e 600 us. Em vez disso, Q B tem a capacidade de se ligar e se separar do fotossistema II, aceitando e transferindo elétrons para o citocromo.

No nível molecular, quando Q B é reduzido, ele é trocado por outro do conjunto de plastoquinonas livres dentro da membrana do tilacóide. Entre Q A e Q B há um átomo de Fe não iônico (Fe⁺²) que participa do transporte eletrônico entre eles.

Em suma, Q B interage com resíduos de aminoácidos no centro de reação. Desta forma, Q A e Q B adquirem um grande diferencial nos potenciais redox.

Além disso, uma vez que Q B está mais fracamente ligado à membrana, pode ser facilmente separado por ser reduzido a QH 2. Nesse estado, ele é capaz de transferir elétrons de alta energia recebidos de Q A para o complexo citocromo bc1 8.

Referências

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