Complexo do citocromo b6f

O complexo do citocromo b6f (plastoquinol—plastocianina redutase; número EC 1. 10. 99. 1) é un complexo encimático situado na membrana dos tilacoides dos cloroplastos das plantas, cianobacterias, e algas verdes, que intervén na fase luminosa da fotosíntese catalizando a transferencia de electróns entre o plastoquinol e a plastocianina. A reacción é análoga á catalizada polo citocromo bc1 (complexo III) da cadea de transporte electrónico mitocondrial. Na fotosíntese, o complexo do citocromo b6f intervén na transferencia de electróns entre os fotosistemas II e I. Estrutura encimática
O complexo do citocromo b6f é un dímero, e cada un dos seus monómeros está composto por oito subunidades. O peso molecular total do complexo é de 217 kDa. Os monómeros constan dos seguintes compoñentes: catro subunidades grandes, que son o citocromo f de 32 kDa (cun hemo de tipo c), un citocromo b6 de 25 kDa (cun grupo hemo de alto e baixo potencial), a proteína ferro-sulfurada de Rieske de 19 kDa (que contén un grupo [2Fe-2S]), e unha subunidade IV de 17 kDa;
catro subunidades pequenas (de 3-4 kDa) chamadas: PetG, PetL, PetM, e PetN.
Foron determinados xa as estruturas cristalinas dos complexos citocromo b6f de Chlamydomonas reinhardtii, Mastigocladus laminosus, e Nostoc sp. PCC 7120. O complexo é estruturalmente similar ao citocromo bc1. O citocromo b6 e a subunidade IV son homólogas ao citocromo b, e as proteínas ferro-sulfuradas de Rieske de ambos os complexos son homólogas. Porén, os citocromos f e c1 non son homólogos.
O citocromo b6f contén sete grupos prostéticos. Catro deles atópanse tanto no citocromo b6f coma no bc1, e son: o hemo tipo c dos citocromos c1 e f, os dous hemo tipo b (bp e bn) do bc1 e b6f, e o grupo [2Fe-2S] da proteína de Rieske. Os outros tres grupos prostéticos atópanse no citocromo b6f, e son: clorofila a, β-caroteno, e hemo cn (tamén chamado hemo x). Funcións
Na fotosíntese, o complexo do citocromo b6f funciona mediando a transferencia de electróns entre os dous complexos dos centros de reacción fotosintéticos, desde o fotosistema II ao fotosistema I, á vez que transfire protóns desde o estroma do cloroplasto ao lume dos tilacoides traídos polas plastoquinonas/plastoquinol. O transporte de electróns por medio do citocromo b6f é responsable da creación do gradiente de protóns que impulsa a síntese de ATP nos cloroplastos (fotofosforilación acíclica).
Noutra reacción diferente, o complexo do citocromo b6f xoga un papel central na fotofosforilación cíclica, na cal o NADP+ non acepta os electróns da ferredoxina reducida. Á vez que transporta electróns, o complexo do citocromo b6f transfire protóns (traídos polas plastoquinonas/plastoquinol) desde o estroma do cloroplasto a través da membrana do tilacoide ata o lume tilacoidal. Este ciclo dá lugar á creación dun gradiente de protóns polo citocromo b6f, que se pode utilizar para impulsar a síntese de ATP. Este ciclo é esencial no conxunto da fotosíntese, xa que se cre que axuda a manter na produción da fase luminosa unha proporción axeitada de ATP/NADPH para a fixación do carbono na fase escura. Mecanismo de reacción
O complexo do citocromo b6f é responsable da "fotofosforilación acíclica" (1) e da "fotofosforilacion cíclica" (2), na que se transfiren electróns entre dous transportadores redox móbiles, o plastoquinol (QH2 ou PQH2) e a plastocianina (Pc): O citocromo b6f cataliza a transferencia de electróns do plastoquinol á plastocianina, á vez que bombea protóns desde o estroma ao lume tilacoidal: QH2 + 2Pc(Cu2+) + 2H+ (estroma) → Q + 2Pc(Cu+) + 4H+ (lume)
Esta reacción ocorre por medio do chamado ciclo Q (igual ca no complexo III mitocondrial). A plastoquinona actúa como o transportador de electróns, transferindo os seus dous electróns a unha cadea de transportadores de electróns de alto e baixo potencial por medio dun mecanismo chamado bifurcación de electróns.
Ciclo Q
Primeira parte do ciclo Q O QH2 (plastoquinol) únese ao lado luminal ou "p" (positivo) do complexo. É oxidado a semiquinona (SQ) polo centro ferro-sulfurado (centro de transporte electrónico de alto potencial) e libera dous protóns no lume tilacoidal.
O centro ferro-sulfurado reducido transfire o seu electrón a través do citocromo f á plastocianina (Pc).
No centro de transporte electrónico de baixo potencial a SQ transfire o seu electrón ao hemo bp do citocromo b6.
O hemo bp transfire entón o electrón ao hemo bn.
O hemo bn reduce a plastoquinona (Q) cun electrón para formar a SQ.
Segunda metade do ciclo Q Un segundo plastoquinol (QH2) únese ao complexo.
No centro de transporte electrónico de alto potencial un electrón reduce outra Pc oxidada.
No centro de transporte electrónico de baixo potencial, o electrón procedente do hemo bn é transferido á SQ, e a Q2- completamente reducida capta dous protóns do estroma para formar QH2.
A Q (oxidada) e a QH2 (reducida) que foron rexeneradas difunden na membrana.
Transferencia cíclica de electróns
A diferenza do complexo III mitocondrial, o citocromo b6f cataliza outra reacción de transferencia de electróns que é central para a fotofosforilación cíclica. O electrón procedente da ferredoxina (Fd) transfírese á plastoquinona e despois o complexo do citocromo b6f reduce a plastocianina, a cal é reoxidada polo P700 do fotosistema I. O mecanismo exacto de como a plastoquinona é reducida pola ferredoxina aínda está a investigarse. Unha proposta é que alí existe unha ferredoxina: plastoquinona-redutase ou unha NADP deshidroxenase. Como parece que non se require o hemo x para que se realice o ciclo Q e non se atopa no complexo III, propúxose que para a fotofosforilación cíclica se utiliza o seguinte mecanismo: Fd (red. ) + hemo x (ox. ) → Fd (ox. ) + hemo x (red. )
hemo x (red. ) + Fd (red. ) + Q + 2H+ → hemo x (ox. ) + Fd (ox. ) + QH2