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叶绿素荧光的原理是什么?

欢乐围观者 2016-07-10 15:33:08 1289  浏览
  • 叶绿素荧光的原理是什么?叶绿素荧光是怎样研究光合作用的?... 叶绿素荧光的原理是什么?叶绿素荧光是怎样研究光合作用的? 展开

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  • 笑问缘 2016-07-11 00:00:00
    1)调制叶绿素荧光 调制叶绿素荧光全称脉冲-振幅-调制(Pulse-Amplitude-Modulation,PAM)叶绿素荧光,我们国内一般简称调制叶绿素荧光,测量调制叶绿素荧光的仪器叫调制荧光仪,或叫PAM。 调制叶绿素荧光(PAM)是研究光合作用的强大工具,与光合放氧、气体交换并称为光合作用测量的三大技术。由于其测量快速、简单、可靠、且测量过程对样品生长基本无影响,目前已成为光合作用领域发表文献Z多的技术。 2)调制叶绿素荧光仪的工作原理 1983年,WALZ公司首席科学家,德国乌兹堡大学教授Ulrich Schreiber博士利用调制技术和饱和脉冲技术,设计制造了全世界diyi台脉冲振幅调制(Pulse-Amplitude-Modulation,PAM)荧光仪——PAM-101/102/103。 所谓调制技术,就是说用于激发荧光的测量光具有一定的调制(开/关)频率,检测器只记录与测量光同频的荧光,因此调制荧光仪允许测量所有生理状态下的荧光,包括背景光很强时。正是由于调制技术的出现,才使得叶绿素荧光由传统的“黑匣子”(避免环境光)测量走向了野外环境光下测量,由生理学走向了生态学。 所谓饱和脉冲技术,就是打开一个持续时间很短(一般小于1 s)的强光关闭所有的电子门(光合作用被暂时YZ),从而使叶绿素荧光达到Z大。饱和脉冲(Saturation Pulse, SP)可被看作是光化光的一个特例。光化光越强,PS II释放的电子越多,PQ处累积的电子越多,也就是说关闭态的电子门越多,F越高。当光化光达到使所有的电子门都关闭(不能进行光合作用)的强度时,就称之为饱和脉冲。 打开饱和脉冲时,本来处于开放态的电子门将该用于光合作用的能量转化为了叶绿素荧光和热,F达到Z大值。 经过充分暗适应后,所有电子门均处于开放态,打开测量光得到Fo,此时给出一个饱和脉冲,所有的电子门就都将该用于光合作用的能量转化为了荧光和热,此时得到的叶绿素荧光为Fm。根据Fm和Fo可以计算出PS II的Z大量子产量Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm,它反映了植物的潜在Z大光合能力。 在光照下光合作用进行时,只有部分电子门处于开放态。如果给出一个饱和脉冲,本来处于开放态的电子门将该用于光合作用的能量转化为了叶绿素荧光和热,此时得到的叶绿素荧光为Fm’。根据Fm’和F可以求出在当前的光照状态下PS II的实际量子产量Yield=ΦPSII=ΔF/Fm’=(Fm’-F)/Fm’,它反映了植物目前的实际光合效率。 在光照下光合作用进行时,只有部分电子门处于关闭态,实时荧光F比Fm要低,也就是说发生了荧光淬灭(quenching)。植物吸收的光能只有3条去路:光合作用、叶绿素荧光和热。根据能量守恒:1=光合作用+叶绿素荧光+热。可以得出:叶绿素荧光=1-光合作用-热。也就是说,叶绿素荧光产量的下降(淬灭)有可能是由光合作用的增加或热耗散的增加引起的。由光合作用的引起的荧光淬灭称之为光化学淬灭(photochemical quenching, qP);由热耗散引起的荧光淬灭称之为非光化学淬灭(non-photochemical quenching, qN或NPQ)。光化学淬灭反映了植物光合活性的高低;非光化学淬灭反映了植物耗散过剩光能为热的能力,也就是光保护能力。 光照状态下打开饱和脉冲时,电子门被完全关闭,光合作用被暂时YZ,也就是说光化学淬灭被全部YZ,但此时荧光值还是比Fm低,也就是说还存在荧光淬灭,这些剩余的荧光淬灭即为非光化学淬灭。淬灭系数的计算公式为: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。 当F达到稳态后关闭光化光,同时打开远红光(Far-red Light, FL)(约持续3-5 s),促进PS I迅速吸收累积在电子门处的电子,使电子门在很短的时间内回到开放态,F回到Z小荧光Fo附近,此时得到的荧光为Fo’。由于在野外测量Fo’不方便,因此野外版的调制荧光仪(除PAM-2100和WATER-PAM)外,多数不配置远红光。此时可以直接利用Fo代替Fo’来计算qP和qN,尽管得到的参数值有轻微差异,但qP和qN的变化趋势与利用Fo’计算时是一致的。由于NPQ的计算不需Fo’,近10几年来得到了越来越广泛的应用。 根据PS II的实际量子产量ΔF/Fm’和光合有效辐射(Photosynthetically Active Radiation, PAR)还可计算出光合电子传递的相对速率rETR=ΔF/Fm’•PAR•0.84•0.5。其中0.84是植物的经验性吸光系数,0.5是假设植物吸收的光能被两个光系统均分。 3)Z好用的调制叶绿素荧光仪 PAM-101/102/103,Z经典的型号,虽已停产,但在国际Z的光合作用实验室,仍是主打机型,原因很简单,它老不坏啊,呵呵 PAM-2000/PAM-2100,Z畅销的便携式机型,应用非常广泛 MINI-PAM,比PAM-2100便宜,功能同样强大 DIVING-PAM,diyi台可水下原位测量植物生理的仪器,仪器全防水设计,在珊瑚研究领域应用非常广泛 IMAGING-PAM,新型荧光成像系统,Z有意思的是一个主机可以连接多个探头,功能超级强大,是“下一代”产品 DUAL-PAM-100,同步测量叶绿素荧光和P700,也就是同时研究PSII和PSI活性,在技术上有重大革新 等等 参考资料:http://www.zealquest.com/forum_view.asp?forum_id=52&view_id=75

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  叶绿素研磨仪适用于对水质叶绿素a的测定分光光度法的实验应用,同时也是环境监测站、水文水资源等对水质监测检测的常备实验设备;主要是用于对浮游植物叶绿素a的检测提取。

  叶绿素a本身对环境无害,但它是估计浮游植物生物量的重要指标,通过对其浮游植物叶绿素a含量的检测,可掌握水体的初级生产力情况和富营养化水平;因此在环境监测中,叶绿素a的含量也是评价水体富营养化的指标之一。

  

  叶绿素研磨仪可适用于对生物样品的快速裂解组织匀浆,提取核酸RNA/DNA和蛋白质,酵母/细胞的裂解,药物活性成分APIs提取,食品残留农药或有毒物质样品的处理,PCR(聚合酶链反应)快速研磨制备等等。

  

  把样品组织和磨球同时放入球磨罐中,利用研磨设备系统开启的高频摆动作用,磨球可在高速运转中与样品组织碰撞和摩擦,导致样品组织被研磨、破碎、混合可在几秒到几分钟内轻松实现对样品的实验前处理操作。

  

  常用来检测测定叶绿素的方法便是分光光度法,应用三色方程664nm、647nm、630nm、750nm的吸光计算叶绿素a.b.c叶绿素的含量;单色方程测定了脱镁叶绿素A校正后的含量。

  

  叶绿素研磨仪研磨设备的高通量处理,大大提高了实验的工作效率,不但可用于对细胞破碎、细胞破裂,还可用于提取植物样品中核酸和蛋白质分析成分的应用。另外,对于热敏感生物样品的前处理还可选低温配件进行低温研磨。为确保样品研磨前处理的重现性、有效性和可比性,在对研磨设备进行参数设置时,需保证同一样品的研磨条件相同。


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