Plastoquinona

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plastoquinona
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Concepto:La plastoquinona. Participa en el proceso anabólico de las plantas y las cianobacterias, a la que les otorga autonomía en cuanto a su nutrición.

La plastoquinona es un lípido, concretamente un isoprenoide, que se encuentra en la membrana tilacoidal de los cloroplastos. Participa en el proceso anabólico de las plantas y las cianobacterias, a la que les otorga autonomía en cuanto a su nutrición, o sea, la fotosíntesis. Aunque el aporte de la plastoquinona parezca ínfimo en los fotosistemas o los complejos citocromos, no es así. Para que pueda ocurrir el transporte de electrones entre los fotosistemas I y II son necesarias cadenas polipeptídicas en las que la plastoquinona desempeña un papel indispensable. Basándose en la teoría quimioosmótica, puede decirse que los electrones pasan a través de una cadena de transferencia en la que está presente la plastoquinona, la cual al reducirse a plastoquinol empaqueta y guarda de manera efectiva la energía que contienen los electrones para después cederlos a otras moléculas de la cadena transportadora de electrones. La energía liberada es utilizada luego para sintetizar energía en forma de ATP

Clasificación

La plastoquinona (C55H80O2) es una molécula de quinona, isómero de de la ciclohexadiona y compuestos aromáticos caracterizados por su potencial redox. Las quinonas se clasifican en diferentes grupos según su estructura y propiedades, dentro de los cuales diferenciamos a las benzoquinonas, formadas por oxidación de hidroquinonas. Cabe añadir que la plastoquinona es similar a la ubiquinona y esto se debe a que ambas pertenecen a la familia de las benzoquinonas. Además, se categoriza en la familia de los terpenos, lípidos que componen los pigmentos vegetales y animales y dan color a las células, el nombre de la plastoquinona viene dado por su localización en los plastos vegetales, los cloroplastos.

Estructura química

plastoquinona

La plastoquinona está compuesta por un anillo activo de bencenoquinona unido a una cadena lateral de un poliisoprenoide. Se distingue en su estructura por el anillo aromático hexagonal activo al cual están enlazados dos oxígeos por doble enlaces en los carbonos C1 y C4 (lo cual es propio de las cetonas y dos grupos metilos. Su cadena lateral está compuesta por 9 isoprenos enlazados entre sí , por lo tanto es un politerpeno o isoprenoide, la plastoquinona es una molécula prenilada, es decir que se le ha añadido un grupo hidrofóbico a su cadena alquílica (cadena carbonada que presenta un grupo metilo CH3 ramificado en posición R3 y R4).

Función de la plastoquinona dentro de la fotosíntesis

Las moléculas de plastoquinona que intervienen en la transferencia de electrones en la fotosíntesis están asociadas al fotosistema II y se denominan QA y QB. Se diferencian por cómo transfieren los electrones, la velocidad de tranferencia y por el tipo de binding site con el fotosistema II. Qa es el lugar principal de unión al fotosistema II y acepta los dos electrones por separado en un tiempo variable entre 200 y 600 us, la transferencia de electrones de QA a QB se realiza gracias a cambios de pH.

Aplicaciones médicas

El plastoquinonol y su molécula complementaria, el [[]]ubiquinol, pueden actuar como antioxidante, según varios estudios y experimentos. La inhibición del proceso oxidativo permite retrasar el deterioro de la célula, lo que es interesante en la fabricación de productos cosméticos. A nivel más medicinal actualmente la Plastoquinona ha hecho una aparición en el campo de la investigación médica, al tener una gran capacidad antioxidante se ha propuesto el uso de esta para el tratamiento e inhibición de algunas enfermedades.

Reacción del SkQ.

Se ha visto que la modificar la plastoquinona y añadirle otras estructuras y elementos se podía conseguir la interacción de esta con las células; más concretamente de desarrollo el SkQ como un derivado de la plastoquinona, el SkQ (formado por plastoquinona (un resto antioxidante), un catión penetrante y un enlazador de decano o pentano. Posteriormente partiendo de este como base se llevaron a cabo el desarrollo de otros derivados hallando así el SkQ1 ( plastoquinonil-decil-trifenilfosfonio) este derivado a parte de tener la capacidad antioxidante muestra una gran permeabilidad en la membrana plasmática. Más concretamente se ha visto que el SkQ1 al exponerse a células entra en los mitocondrios y es ahí donde lleva a cabo su función antioxidante, reacciona con especies reactivas de oxígeno, es decir, interviene en la cadena respiratoria mitocondrial, y a su vez también se ha visto que aumenta el intercambio iónico a través de la membrana. EL resultado de esta interacción se ha visto, a nivel experimental, que puede ser muy beneficioso. Por una parte esta capacidad e interacción afecta directamente al envejecimiento celular frenando este y causando en consecuencia el aumento del tiempo de vida de las células, pero no solo eso, como ya se ha mencionado esta capacidad que presenta hace que inhiba enfermedades, en novedosos experimentos se ha desmostado la capacidad de evitar la necrosis por especies reactivas de oxígeno (ya que la señales de muerte celular provienen de las especies oxidadas en el mitocondrio) evitando así la aparición de algunas enfermedades, es capaz de tratar cegueras causadas por Displasia retiniana congénita (un tipo de retinopatía) y otras enfermedades características del envejecimiento como osteoporosis, cataratas y retinopatías. El tratamiento con el SkQ1 en ratas también ha demostrado la capacidad de este de reducir el H2O2, en pequeñas concentraciones del SkQ1 evita la apoptosis inducida por este en fibroblastos y células HeLA, en concentraciones mayores se ha visto que actúa contra la arritmia cardíaca. También se ha observado que una capacidad específica de reparar daños cerebrales causados por la beta amiloide, causante de la paración del Alzheimer

Fotosíntesis

La plastoquinona desempeña su función principal durante la fotosíntesis. La fotosíntesis es un proceso de obtención de materia orgánica por vía autótrofa. Es el proceso químico donde se sintetiza o crea materia orgánica a partir de materia inorgánica (CO2 y agua) y energía lumínica (proveniente de fotones de radiación solar). La fotosíntesis consta de dos fases muy diferentes:

Fase luminosa:

También conocida como: “la reacción de Hill”. Es durante esta fase cuando la célula capta la radiación solar (fotones) para la fotólisis del agua, el posterior transporte de los H+ y e- resultantes (los H+ utilizados durante las etapas consecutivas no solo provienen directamente del agua hidrolizada, parte viene del estroma del cloroplasto donde se encuentran los H+ que el propio tilacoide evacuó, en hidrólisis anteriores, para mejor entendimiento mirar figura ) a través de los llamados “pigmentos fotosintéticos” (entre medio de estos pigmentos se encontraría la plastoquinona), y final obtención de fuentes de energía celular (NADH+H i ATP) (en el procedimiento de la síntesis del ATP, en la enzima ATP-sintetasa, es cuando los H+ salen de la pared y pasan al estroma del cloroplasto, posteriormente volverán a entrar para participar en nuevas fases lumínicas

Fase oscura

También conocida como: “El ciclo de Calvin”. En esta etapa es cuando la célula sintetiza la materia orgánica; los reactivos necesarios para conformar la materia orgánica son los obtenidos durante la fase lumínica: agente reductor (NADH+H) y los ATP, a los que se les suma el CO2 presente en el aire, con estos elementos la célula puede sintetizar moléculas de carbohidratos (como por ejemplo la glucosa, un monosacárido).

  • El ciclo de Calvin no necesita la presencia de luz solar, de ahí que se llame fase oscura, pero no significa que se produzca solo de noche, el ciclo tiene lugar durante todo el día mientras tenga las elementos necesarios.
  • Todo el procedimiento tiene lugar dentro de los cloroplastos, en lo que llamamos el estroma y es posible, o mejor dicho ejecutado, por un conjunto de enzimas que dirigen cada uno de los numerosos pasos de este ciclo.

Fuentes