| Lingua : |
|
| Comunità Encyclopedia |Enciclopedia Risposte |Invia domanda |Conoscenza Vocabolario |Carica conoscenza |
Fluorescenza della clorofilla |
|
Research fotosintesi clorofilliana fluorescenza come sonda, è stata ampiamente studiata ed applicata. Fluorescenza della clorofilla non solo riflettere l'assorbimento della luce, trasferimento di energia di eccitazione e di reazioni fotochimiche di processo di reazione primaria fotosintesi, e con il trasferimento di elettroni, l'istituzione del gradiente protonico e sintesi di ATP e processi di fissazione di CO2. Quasi tutte le modifiche si può accedere attraverso il processo di fotosintesi clorofilliana fluorescenza riflessa la tecnologia di misurazione della fluorescenza senza interrompere le cellule, senza danneggiare l'organismo, quindi, indirettamente, attraverso la ricerca di studi fotosintesi clorofilliana cambiamento di fluorescenza è un semplice, veloce e affidabile Metodi. Attualmente, la fluorescenza della clorofilla nella fotosintesi, pianta lo stress fisiologia, biologia acquatica, oceanografia e telerilevamento ha ricevuto una vasta gamma di applicazioni.Studio della storia Fenomeno di fluorescenza della clorofilla è stato scoperto dai missionari Brewster. 1834 Brewster trovato che quando un gruppo di forte luce solare attraverso l'etanolo estratto di foglie di alloro, il colore della soluzione attivata colore complementare verde ¬ ¬ - rosso, ed i colori con lo spessore della soluzione cambiamento, che è la storia del suo fenomeno di fluorescenza della clorofilla riassorbimento è stato documentato. Più tardi, Stokes (1852) riconoscono che questo è un fenomeno di emissione di luce, e l'uso della parola "fluorescenza". 1874, Müller scoprì soluzione clorofilla diluito in rapporto di intensità di fluorescenza in vivo lascia molto più forte fluorescenza. Sebbene Müller ha proposto fluorescenza della clorofilla e la fotosintesi relazione inversa può esistere tra, ma a causa dei suoi esperimenti non ha controllo, non è controllato rigorosamente condizioni sperimentali, così la gente non sarà clorofilla induzione fluorescenza (transitoria) scoperta del fenomeno attribuito a Müller. Kautsky è riconosciuto come lo scopritore del fenomeno di induzione di fluorescenza della clorofilla. Nel 1931, Kautsky e Hirsch osservato visivamente e registrati fenomeni di induzione di fluorescenza della clorofilla (Lichtenthaler, 1992; Govindjee, 1995). Essi saranno illuminati foglie adattata al buio, ha trovato intensità di fluorescenza della clorofilla varia con il tempo, e con la fissazione di CO2 correlate (Figura 3.1). Le principali conclusioni sono le seguenti: 1) fluorescenza della clorofilla rapidamente aumentato al punto più alto, e poi il declino e alla fine raggiungere uno stato stazionario, l'intero processo completato in pochi minuti. 2) l'aumento della curva riflette le reazioni fotochimiche primari della fotosintesi, indipendente dalla temperatura (0 ℃ e 30 ℃) e gli effetti del trattamento HCN. Se si spegne la luce nel punto più alto, la fluorescenza è diminuita rapidamente. 3) variazione di intensità di fluorescenza è inversamente con rapporto fisso di CO2, se l'intensità di fluorescenza è diminuito, quindi aumentata fissazione di CO2. Ciò dimostra che quando l'intensità di fluorescenza diminuisce, viene utilizzata più energia luminosa in energia chimica. 4) Curiosamente (dopo l'illuminazione) CO2 ha un ritardo fisso, sembra che sia necessario processo "light-dipendente" del processo di fissazione di CO2. Un altro fenomeno inspiegabile è che se la luce fluorescente è spento dopo la fine di induzione, il livello di recupero di fluorescenza richiede molto tempo. Nella scoperta di Kautsky, gente sui fenomeni di induzione di fluorescenza della clorofilla svolte ampia e approfondita ricerca, e progressivamente formata una teoria induzione fluorescenza fotosintetica è ampiamente utilizzato nella ricerca fotosintesi. Dal Kautsky eccezionale contributo, fenomeno di induzione di fluorescenza della clorofilla chiamato anche effetto Kautsky (Kautsky Effect). Resa quantica Molecole di clorofilla all'interno della cellula per assorbimento diretto dei quanti di luce o indirettamente attraverso pigmenti che raccolgono la luce assorbono l'energia luminosa dal quantum di ottenere dallo stato fondamentale (stato basso) ad uno stato eccitato (alto stato energetico). Poiché la lunghezza d'onda più corta maggiore è l'energia, le molecole di clorofilla assorbono la luce rossa, le transizioni di elettroni allo stato eccitato più basso; assorbe la luce blu, le transizioni elettronico, ad un livello di energia superiore l'assorbimento della luce rossa (alti stati eccitati). Ad una maggiore clorofilla molecola eccitata è molto instabile, a centinaia di femtosecondi (fs, 1 fs = 10-15 s), attraverso il rilassamento vibrazionale irradia calore all'ambiente circostante, al più basso stato eccitato (figura 3.2). Più basso stato eccitato di molecole di clorofilla sono stabili per alcuni nanosecondi (ns, 1 ns = 10-9 s). Clorofilla nelle molecole di stato eccitato più bassi può rilasciare energia in diversi modi con il ritorno alla stato stazionario. Il rilascio di energia ci sono diversi modi (Figura 3.3) (Campbell et al, 1998; Roháček & Barták, 1999; Malkin & Niyogi, 2000.): 1) ri-emettere un fotone e tornare allo stato fondamentale, che producono fluorescenza. Come parte della energia di eccitazione emessa fotoni di fluorescenza in forma di dissipazione del calore perso in precedenza, per cui la lunghezza d'onda di fluorescenza più lunga della lunghezza d'onda di assorbimento della luce di fluorescenza della clorofilla nella regione rossa genere. 2) non emettono fotoni, forma diretta di calore dissipato (non-radiative dissipazione di energia). 3) l'energia trasferita alle molecole di clorofilla da un altro molecole di clorofilla adiacenti, il trasferimento di energia tra le molecole di clorofilla in una serie, e infine al centro di reazione, centro di reazione molecole di clorofilla separati da una energia di trasferimento di carica alla accettore di elettroni, effettuando pertanto fotochimica reazione. Sopra questi tre processi sono in competizione tra loro, spesso con un tasso massimo del processo è in posizione dominante. Per molte molecole di pigmento, la fluorescenza si verifica in nanosecondi, e fotochimica avviene a livello ps, così quando organismi fotosintetici in un normale stato fisiologico, il pigmento antenna assorbe energia luminosa utilizzata per la maggior parte della reazione fotochimica, fluorescenza solo piccola parte. Vivere cellule dal eccitato clorofilla b per clorofilla un trasferimento di quasi il 100% di efficienza, quindi non rilevabile clorofilla b fluorescenza. A temperatura ambiente, la maggior parte (circa il 90%) in fluorescenza della clorofilla vivo da PS Ⅱ sistema pigmenti antenna, e l'energia assorbita da organi fotosintetici solo circa il 3% al 5% è utilizzato per produrre fluorescenza (Lin Shiqing, 1996; Krause & Weis, 1991). Modulazione Polso pieno modulata fluorescenza della clorofilla - ampiezza - Modulazione (impulsi di modulazione di ampiezza, PAM) fluorescenza della clorofilla, generalmente indicato per modulare la nostra fluorescenza interna clorofilla, fluorescenza della clorofilla strumento di misura chiamato modulazione modulazione fluorescenza analizzatore, o chiamato PAM. Fluorescenza della clorofilla modulazione (PAM) è un potente strumento per gli studi di fotosintesi, e ossigeno fotosintetico, scambio di gas e si chiama fotosintesi misurazioni delle tre tecnologie. Poiché la misura veloce, semplice, affidabile, e la crescita del processo di misura campione praticamente alcun effetto, è diventata la tecnica campo fotosintesi più letteratura pubblicata. Fabbrica 1983 WALZ capo scienziato, professore presso l'Università di Würzburg, Germania Dr. Ulrich Schreiber e saturazione impulsi utilizzano tecniche di modulazione di tecnologia, design e produzione primo impulso di modulazione di ampiezza del mondo (impulsi di modulazione di ampiezza, PAM) fluorimetro - PAM -101/102/103. La cosiddetta tecnica di modulazione che viene utilizzato per misurare la luce di eccitazione di fluorescenza con una certa modulazione (ON / OFF) il rilevatore di frequenza solo i record con la stessa luce misurazione di fluorescenza di frequenza, fluorimetro così modulata consente di misurare la fluorescenza tutti lo stato fisiologico, compresi luce di fondo è forte. E 'a causa della comparsa di tecnica di modulazione che fa fluorescenza della clorofilla dal tradizionale "scatola nera" (per evitare la luce ambientale) verso il campo di misurazione misurazione della luce ambiente dalla fisiologia alla ecologia. La cosiddetta tecnologia impulso di saturazione, è aprire una durata molto breve (tipicamente inferiore a 1 s), del tutto abbagliamento cancelli elettronico (fotosintesi è temporaneamente soppressa), in modo che la fluorescenza della clorofilla è massimizzata. Pulse saturazione (Saturation Pulse, SP) può essere visto come un caso speciale di luce attinica. Attinica forte, PS II rilasciare più elettroni, PQ più elettroni accumulati in, cioè porta chiusa elettronico allo stato di più, F è più alto. Quando la luce attinica in modo che tutte le porte sono chiuse elettroniche (non possono svolgere la fotosintesi) forza, è chiamato impulso di saturazione. Aprire l'impulso di saturazione, originariamente nello portiere elettronico allo stato aperto la conversione di energia in modo per fotosintesi e calore fluorescenza della clorofilla, F raggiunge un massimo. Dopo il pieno adattamento al buio, tutte le porte elettroniche in uno stato aperto, aprire la luce di misurazione per ottenere Fo, questa volta dato un impulso di saturazione, tutto porta elettronica sono all'ordine per la fotosintesi fluorescenza e conversione di energia termica, questa volta La clorofilla risultante fluorescenza Fm. Secondo Fm e Fo in grado di calcolare la massima resa quantica di PS II Fv / Fm = (Fm-Fo) / Fm, che riflette il potenziale di capacità massima di fotosintesi delle piante. Alla luce della fotosintesi, l'unica parte del cancello elettronico nello stato aperto. Se si dà un impulso di saturazione, originariamente in aperta stato portiere elettronico della conversione di energia, al fine di fotosintesi e di calore fluorescenza della clorofilla, quindi ottenere fluorescenza della clorofilla Fm '. Secondo Fm 'e F può essere calcolata alla luce dello stato attuale del rendimento effettivo quantum di PS II Yield = ΦPSII = Af / Fm' = (Fm'-F) / Fm ', che riflette la realtà attuale di efficienza fotosintetica delle piante. Alla luce della fotosintesi, l'unica parte della porta chiusa stato elettronico, in tempo reale fluorescenza rapporto F Fm è minore, che è accaduto estinzione di fluorescenza (quenching). Le piante assorbono l'energia della luce solo tre Percorso: fotosintesi, fluorescenza della clorofilla e di calore. Secondo il risparmio energetico: 1 = fotosintesi fluorescenza della clorofilla a caldo. Si può trarre: fluorescenza della clorofilla = 1 - fotosintesi - caldo. In altre parole, il calo della clorofilla resa di fluorescenza (quenching) può essere aumentato o dalla fotosintesi causato un aumento della dissipazione del calore. La fotosintesi causato dalla estinzione della fluorescenza chiamato quenching fotochimico (quenching fotochimico, QP); dissipazione del calore provocato dalla estinzione della fluorescenza è chiamato quenching non-fotochimico (quenching non-fotochimico, qN o NPQ). Quenching fotochimico riflette il livello di attività fotosintetica di piante; quenching non fotochimico riflette la dissipazione di energia in eccesso luce come capacità dell'impianto di calore, che è la protezione luce. Saturazione impulso illuminazione dello Stato, lo sportello elettronico è completamente chiuso, la fotosintesi è temporaneamente inibita, cioè tutti stati soppressi quenching fotochimico, ma questo fluorescenza è inferiore Fm, che non vi è estinzione di fluorescenza, la Il restante fluorescenza tempra è quenching non-fotochimico. Coefficiente di tempra è calcolato come: QP = (Fm'-Fs) / Fv '= 1 - (Fs-Fo') / (Fm'-Fo '); qn = (Fv-Fv') / Fv = 1 - (Fm'-Fo ') / (Fm-Fo); NPQ = (Fm-Fm') / Fm '= Fm / Fm' -1. Quando F raggiunge uno stato stazionario, dopo la luce attinica stretta, e la luce rosso lontano aperto (luce rosso lontano, FL) (durata di circa 3-5 s), PS I promuovere un rapido assorbimento e l'accumulo nel cancello elettronico presso gli elettroni, la porta indietro entro un breve periodo di tempo aperto stato, F torna vicino alla fluorescenza minima (Fo), la fluorescenza ottenute in questo momento è Fo '. Come misurato in scomodo, così la versione selvaggia campo Fo 'del fluorimetro modulata (tranne PAM-2100 e ACQUA-PAM), la maggior parte non configurare luce rosso lontano. A questo punto, anziché utilizzare direttamente Fo Fo 'per calcolare qp e qN, anche se i valori dei parametri ottenuti sono leggermente diversi, ma la tendenza qp e qN e l'utilizzo Fo' è coerente con il calcolo. Poiché il calcolo di NPQ senza Fo ', quasi 10 anni è stato più ampiamente utilizzato. Secondo la resa quantica effettiva di PS II Af / Fm 'e la radiazione fotosinteticamente attiva (radiazione fotosinteticamente attiva, PAR) può essere calcolato dal tasso relativo di trasporto fotosintetico degli elettroni ret = Af / Fm' · PAR · 0,84 · 0,5. 0.84 è una pianta che coefficiente di assorbimento empirica, 0.5 è l'assunzione di luce assorbita da piante può essere due sistemi ottici uniformemente. Strumento Introduzione PAM-101/102/103, i modelli più classici, anche se già utilizzato, ma il famoso laboratorio di fotosintesi internazionale, è ancora il modello principale, il motivo è molto semplice, non è male ah vecchio, eh PAM-2000/PAM-2100, best-seller modelli portatili, è ampiamente MINI-PAM, meno rispetto al PAM-2100, offre la stessa potente DIVING-PAM, primo sottomarino del mondo in-situ misura della fisiologia vegetale può essere uno strumento, apparecchio, design completamente impermeabile, la ricerca nel campo di applicazione è molto vasto corallo IMAGING-PAM, nuovo sistema di imaging di fluorescenza, la più interessante è che un host può collegare più sonde, super potente, è i prodotti di "nuova generazione" DUAL-PAM-100, misurazione simultanea di fluorescenza della clorofilla e P700, che è anche studiato PSII e PSI attività, vi è una significativa innovazione nella tecnologia Etc. |
| Utente Recensione |
|
Ancora nessun commento |
