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    技术文章
    ballbet体育官网知识与ballbet体育官网荧光测定的原理(上)
    发布时间:2018-10-11   点击次数:119次
    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,设计制造了全世界第一台脉冲振幅(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ballbet体育官网荧光由传统的“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。
    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ballbet体育官网荧光为Fm。根据Fm和Fo可以计算出PS II的最大量子产量Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm,它反映了植物的潜在最大光合能力。
    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(光合作用被暂时抑制),从而使ballbet体育官网荧光达到最大。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ballbet体育官网荧光和热,F达到最大值。
      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ballbet体育官网荧光和热,此时得到的ballbet体育官网荧光为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。
      光照状态下打开饱和脉冲时,电子门被完全关闭,光合作用被暂时抑制,也就是说光化学淬灭被全部抑制,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。
      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、ballbet体育官网荧光和热。根据能量守恒:1=光合作用+ballbet体育官网荧光+热。可以得出:ballbet体育官网荧光=1-光合作用-热。也就是说,ballbet体育官网荧光(ballbet体育官网荧光测定仪)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。
    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。
    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回到最小荧光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。
    2常用型号
    ballbet体育官网- 分类
    ballbet体育官网分为ballbet体育官网a、ballbet体育官网b、ballbet体育官网c、ballbet体育官网d、原ballbet体育官网和细菌ballbet体育官网等。
    ballbet体育官网名称存在场所最大吸收光带
    ballbet体育官网a所有绿色植物中红光和蓝紫光
    ballbet体育官网b高等植物、绿藻、眼虫藻、管藻红光和蓝紫光
    ballbet体育官网c硅藻、甲藻、褐藻红光和蓝紫光
    ballbet体育官网d红藻红光和蓝紫光
    原ballbet体育官网黄化植物(幼苗期)近于红光和蓝紫光
    细菌ballbet体育官网紫色细菌红光和蓝紫光
    19世纪初,俄国化学家、色层分析法创始人M.C.茨韦特用吸附色层分析法证明高等植物叶子中的ballbet体育官网有两种成分。德国H.菲舍尔等经过多年的努力,弄清了ballbet体育官网的复杂的化学结构。1960年美国R.B.伍德沃德领导的实验室合成了ballbet体育官网a。至此,ballbet体育官网的分子结构得到定论。(手持式ballbet体育官网测定仪)
    ballbet体育官网分子是由两部分组成的:核心部分是一个卟啉环(porphyrin ring),其功能是光吸收;另一部分是一个很长的脂肪烃侧链,称为叶绿醇(phytol),ballbet体育官网用这种侧链插入到类囊体膜。与含铁的血红素基团不同的是,ballbet体育官网卟啉环中含有一个镁原子。ballbet体育官网分子通过卟啉环中单键和双键的改变来吸收可见光。各种ballbet体育官网之间的结构差别很小。如ballbet体育官网a和b仅在吡咯环Ⅱ上的附加基团上有差异:前者是甲基,后者是甲醛基。细菌ballbet体育官网和ballbet体育官网a不同处也只在于卟啉环Ⅰ上的乙烯基换成酮基和环Ⅱ上的一对双键被氢化。
    ballbet体育官网 - 化学性质
    高等植物叶绿体中的ballbet体育官网主要有ballbet体育官网a 和ballbet体育官网b 两种。它们不溶于水,而溶于有机溶剂,如乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等。ballbet体育官网a分子式:C55H72O5N4Mg;ballbet体育官网b分子式:C55H70O6N4Mg。在颜色上,ballbet体育官网a 呈蓝绿色,而ballbet体育官网b 呈黄绿色。按化学性质来说,ballbet体育官网是叶绿酸的酯,能发生皂化反应。叶绿酸是双羧酸,其中一个羧基被甲醇所酯化,另一个被叶醇所酯化。
    ballbet体育官网分子含有一个卟啉环的“头部”和一个叶绿醇的“尾巴”。镁原子居于卟啉环的中央,偏向于带正电荷,与其相联的氮原子则偏向于带负电荷,因而卟啉具有极性,是亲水的,可以与蛋白质结合。叶醇是由四个异戊二烯单位组成的双萜,是一个亲脂的脂肪链,它决定了ballbet体育官网的脂溶性。ballbet体育官网不参与氢的传递或氢的氧化还原,而仅以电子传递(即电子得失引起的氧化还原)及共轭传递(直接能量传递)的方式参与能量的传递。
    卟啉环中的镁原子可被氢离子、铜离子、锌离子所置换。用酸处理叶片,氢离子易进入叶绿体,置换镁原子形成去镁ballbet体育官网,使叶片呈褐色。去镁ballbet体育官网易再与铜离子结合,形成铜代ballbet体育官网,颜色比原来更稳定。人们常根据这一原理用醋酸铜处理来保存绿色植物标本。 叶绿醇是亲脂的脂肪族链,由于它的存在而决定了ballbet体育官网分子的脂溶性,使之溶于丙酮、酒精、乙醚等有机溶剂中。由于在结构上的差别,ballbet体育官网a呈蓝绿色,b呈黄绿色。在光下易被氧化而退色。ballbet体育官网是双羧酸的酯,与碱发生皂化反应。
    ballbet体育官网不很稳定,光、酸、碱、氧、氧化剂等都会使其分解。酸性条件下,ballbet体育官网分子很容易失去卟啉环中的镁成为去镁ballbet体育官网。ballbet体育官网溶液能进行部分类似光合作用的反应,在光下使某些化合物氧化或还原。人工制备的ballbet体育官网膜在光下能产生光电位和光电流,也能催化某些氧化还原反应。
    ballbet体育官网 - 光和作用

    光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧的过程。光合作用的第一步是光能被ballbet体育官网吸收并将ballbet体育官网离子化。产生的化学能被暂时储存在三磷酸腺苷(ATP)中,并最终将二氧化碳和水转化为碳水化合物和氧气。

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