¿Cuál es el principio de fluorescencia de la clorofila?

1) Fluorescencia de clorofila modulada

El nombre completo de fluorescencia de clorofila modulada es fluorescencia de clorofila por modulación de amplitud de pulso (PAM). En nuestro país generalmente se la denomina clorofila modulada. Fluorescencia y modulación medida El instrumento que mide la fluorescencia de la clorofila se llama fluorómetro modulado o PAM.

La fluorescencia de clorofila modulada (PAM) es una poderosa herramienta para estudiar la fotosíntesis. Junto con la liberación fotosintética de oxígeno y el intercambio de gases, se denominan las tres principales tecnologías de medición de la fotosíntesis. Debido a que su medición es rápida, simple, confiable y el proceso de medición básicamente no tiene impacto en el crecimiento de la muestra, se ha convertido en la tecnología más publicada en el campo de la fotosíntesis.

2) El principio de funcionamiento del fluorómetro de clorofila modulada

En 1983, el Dr. Ulrich Schreiber, científico jefe de WALZ y profesor de la Universidad de Würzburg en Alemania, lo diseñó y fabricó. utilizando tecnología de modulación y tecnología de pulso de saturación. El primer fluorómetro de modulación de amplitud de pulso (PAM) del mundo: PAM-101/102/103.

La llamada tecnología de modulación significa que la luz de medición utilizada para excitar la fluorescencia tiene una determinada frecuencia de modulación (encendido/apagado). Por lo tanto, el detector solo registra la fluorescencia con la misma frecuencia que la luz de medición. El fluorómetro de modulación permite medir toda la fluorescencia en condiciones fisiológicas, incluso cuando la luz de fondo es intensa. Precisamente debido a la aparición de la tecnología de modulación, la fluorescencia de la clorofila ha pasado de la medición tradicional en "caja negra" (evitando la luz ambiental) a la medición bajo luz ambiental en la naturaleza, y de la fisiología a la ecología.

La llamada tecnología de pulso de saturación consiste en encender una luz potente de corta duración (generalmente menos de 1 s) para cerrar todas las puertas electrónicas (la fotosíntesis se inhibe temporalmente), maximizando así la fluorescencia de la clorofila. El pulso de saturación (SP) puede considerarse como un caso especial de luz actínica. Cuanto más intensa es la luz actínica, más electrones libera el PS II y más electrones se acumulan en PQ, es decir, cuantas más puertas de electrones hay en el estado cerrado, mayor es F. Cuando la luz actínica alcanza una intensidad que hace que todas las puertas electrónicas se cierren (la fotosíntesis no puede ocurrir), se llama pulso de saturación.

Cuando se activa el pulso de saturación, la puerta electrónica originalmente abierta convierte la energía utilizada para la fotosíntesis en fluorescencia de clorofila y calor, y F alcanza el valor máximo.

Después de una adaptación suficiente a la oscuridad, todas las puertas electrónicas están en un estado abierto. Enciende la luz de medición para obtener Fo. En este momento, se da un pulso de saturación y todas las puertas electrónicas convierten la energía utilizada para la fotosíntesis. Para fines de fluorescencia y calor, la fluorescencia de clorofila obtenida en este momento es Fm. Según Fm y Fo, se puede calcular el rendimiento cuántico máximo de PS II, Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm, que refleja la capacidad fotosintética máxima potencial de la planta.

Cuando la fotosíntesis se realiza bajo la luz, sólo algunas de las puertas de electrones están abiertas. Si se da un pulso de saturación, la puerta electrónica, que originalmente está en estado abierto, convierte la energía utilizada para la fotosíntesis en fluorescencia de clorofila y calor. La fluorescencia de clorofila obtenida en este momento es Fm'. Según Fm' y F, se puede calcular el rendimiento cuántico real de PS II bajo el estado de iluminación actual. Rendimiento = ΦPSII = ΔF/Fm'=(Fm'-F)/Fm', que refleja la eficiencia fotosintética real actual de. la planta.

Cuando la fotosíntesis se realiza bajo luz, solo una parte de las puertas electrónicas se cierra y la fluorescencia F en tiempo real es menor que Fm, lo que significa que se produce una extinción de la fluorescencia. Sólo hay tres caminos por los que puede fluir la energía luminosa absorbida por las plantas: la fotosíntesis, la fluorescencia de la clorofila y el calor. Según la conservación de la energía: 1 = fotosíntesis + fluorescencia de clorofila + calor. Se puede concluir que: fluorescencia de clorofila = 1 - fotosíntesis - calor. Es decir, la disminución (apagado) de la producción de fluorescencia de la clorofila puede deberse a un aumento de la fotosíntesis o un aumento de la disipación de calor.

La extinción de la fluorescencia causada por la fotosíntesis se denomina extinción fotoquímica (qP); la extinción de la fluorescencia causada por la disipación de calor se denomina extinción no fotoquímica (qN o NPQ). La extinción fotoquímica refleja la actividad fotosintética de las plantas; la extinción no fotoquímica refleja la capacidad de las plantas para disipar el exceso de energía luminosa en forma de calor, es decir, la capacidad de fotoprotección.

Cuando el pulso de saturación se activa bajo iluminación, la puerta electrónica se cierra completamente y la fotosíntesis se suprime temporalmente, lo que significa que la extinción fotoquímica se suprime por completo, pero el valor de fluorescencia aún es inferior a Fm en este momento. , es decir, también existe extinción de fluorescencia, y estas extinción de fluorescencia restantes son extinción no fotoquímica. La fórmula de cálculo del coeficiente de extinción es: 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.

Cuando F alcanza un estado estable, la luz actínica se apaga y la luz roja lejana (FL) se enciende al mismo tiempo (que dura unos 3-5 s) para promover la rápida absorción y acumulación de PS I en la puerta electrónica. Los electrones vuelven al estado abierto en poco tiempo y F vuelve a la proximidad de la fluorescencia mínima Fo. La fluorescencia obtenida en este momento es Fo'. Dado que es inconveniente medir Fo' en el campo, la mayoría de los fluorómetros modulados de la versión de campo (excepto PAM-2100 y WATER-PAM) no están equipados con luz roja lejana. En este momento, Fo se puede usar directamente en lugar de Fo 'para calcular qP y qN. Aunque los valores de los parámetros obtenidos son ligeramente diferentes, las tendencias cambiantes de qP y qN son consistentes con las calculadas usando Fo'. Dado que el cálculo del NPQ no requiere Fo’, se ha utilizado cada vez más en los últimos 10 años.

De acuerdo con el rendimiento cuántico real ΔF/Fm' de PS II y la radiación fotosintéticamente activa (PAR), también se puede calcular la tasa relativa de transferencia fotosintética de electrones rETR=ΔF/Fm'?PAR?0.84? 0,5. Entre ellos, 0,84 es el coeficiente empírico de absorción de luz de las plantas y 0,5 supone que la energía luminosa absorbida por las plantas se divide equitativamente entre los dos fotosistemas.

3) El fluorómetro de clorofila modulado más útil

PAM-101/102/103, el modelo más clásico, aunque ha quedado descatalogado, es el experimento de fotosíntesis más famoso del mundo. mundo, sigue siendo el modelo principal, la razón es muy simple, no está mal, jaja

PAM-2000/PAM-2100, el modelo portátil más vendido, se usa ampliamente

MINI-PAM, más económico que el PAM-2100, pero igualmente potente

DIVING-PAM, el primer instrumento del mundo que puede medir la fisiología vegetal in situ bajo el agua, tiene un diseño totalmente impermeable y se utiliza en el campo de la investigación de corales Muy extenso

IMAGING-PAM es un nuevo sistema de imágenes de fluorescencia. Lo más interesante es que un host puede conectar múltiples sondas. Es súper poderoso y es un producto de "próxima generación". /p>

DUAL-PAM -100, medición simultánea de fluorescencia de clorofila y P700, es decir, estudio simultáneo de las actividades de PSII y PSI, una importante innovación tecnológica

etc.

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