Εφαρμογές του Φθορισμού Χλωροφύλλης στις Γεωπονικές Επιστήμες

Παρουσίαση με θέμα: "Εφαρμογές του Φθορισμού Χλωροφύλλης στις Γεωπονικές Επιστήμες"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Εφαρμογές του Φθορισμού Χλωροφύλλης στις Γεωπονικές Επιστήμες
Όλοι λίγο-πολύ έχουμε την εμπειρία του φαινομένου της εκπομπής φθορισμού από τα μόρια των χλωροφυλλών, είτε μετρώντας π.χ. φθορισμομετρικά το περιεχόμενο ενός εδώδιμου ελαίου σε χλωροφύλλες, είτε παρατηρώντας χλωφορυλλούχους ιστούς στο μικροσκόπιο φθορισμού. Αριστερά, βλέπουμε το κλασικό φάσμα απορρόφησης της χλωροφύλλης a στην ορατή περιοχή του φάσματος. Δεξιά είναι το φάσμα εκπομπής φθορισμού της χλωροφύλλης a με ακτινοβολία διέγερσης στην κόκκινη περιοχή.

2 Φθορισμός Η απορρόφηση ακτινοβολίας κατάλληλου μήκους κύματος από ορισμένα μόρια επιφέρει πρόσκαιρες αλλαγές στο ενεργειακό περιεχόμενο ενός ενεργειακά δεκτικού ηλεκτρονίου Η επαναφορά του ηλεκτρονίου στο σταθερό τροχιακό του γίνεται με παράλληλη απώλεια της ενέργειας που είχε απορροφήσει Η απορρόφηση ακτινοβολίας κατάλληλου ενεργειακού περιεχομένου από τα μόρια προκαλεί τις λεγόμενες μεταπτώσεις ηλεκτρονίων των εξώτατων συνήθως ηλεκτρονιακών στοιβάδων. Ένας από τους τρόπους αποδιέγερσης της ενέργειας είναι η επανεκπομπή της μέσω ακτινοβολίας, χαμηλότερου όμως ενεργειακού περιεχομένου (δηλαδή μεγαλύτερου μήκους κύματος) αναφορικά με την ακτινοβολία διέγερσης λόγω παράλληλων αναπόφευκτων θερμικών απωλειών. Σε αυτό το πλαίσιο, ο φθορισμός της χλωροφύλλης δεν δίνει απολύτων καμία πληροφορία χρήσιμη στην βιολογία των φυτών. Η απώλεια της ενέργειας μπορεί να γίνει με διάφορους τρόπους: εκπομπή φθορισμού, απώλεια μέσω θερμότητας, κ.λπ.

3 Φθορισμός χλωροφύλλης
Σε ένα διάλυμα χλωροφύλλης (in vitro) η ένταση του εκπεμπόμενου φθορισμού είναι σταθερή και γραμμικά ανάλογη της έντασης της ακτινοβολίας διέγερσης Για παράδειγμα, ένα διάλυμα χλωροφύλλης φθορίζει με σταθερή ένταση όταν και η ένταση της ακτινοβολίας διέγερσης είναι σταθερή, με άλλα λόγια, η απόδοση του φθορισμού είναι σταθερή και εκφράζεται από την κλίση της ευθείας.

4 Τα φωτοσυστήματα και οι φωτοχημικές αντιδράσεις
Στο φυσικό τους περιβάλλον (in vivo) οι χλωροφύλλες εντοπίζονται στα δύο φωτοσυστήματα, PSIΙ και PSI Ωστόσο, οι χλωροφύλλες στους φωτοσυνθετικούς ιστούς είναι οργανωμένες σε φωτοσυστήματα, δηλ. σε λειτουργικά σύνολα με ιδιαίτερες φωτο-φυσικές και φωτο-χημικές ιδιότητες. Ο τρόπος λειτουργίας των φωτοσυστημάτων αλλάζει την απόδοση του φθορισμού των μορίων της χλωροφύλλης.

5 Τα φωτοσυστήματα και οι φωτοχημικές αντιδράσεις
Η απορρόφηση φωτονίων από τα φωτοσυστήματα προκαλεί φωτοχημική ροή ηλεκτρονίων. Ωστόσο, η φωτοχημική απόσβεση της ενέργειας μπορεί να κορεστεί όταν η ροή ενέργειας είναι υψηλή. Τότε, αυξάνεται η συνεισφορά μη φωτοχημικών οδών απόσβεσης της ενέργειας Η απορρόφηση της ενέργειας της ηλιακής ακτινοβολίας προκαλεί διέγερση του κέντρου αντίδρασης του φωτοσυστήματος ΙΙ, διαχωρισμό φορτίου μεταξύ της χλωροφύλλης και της φαιοφυτίνης, φωτόλυση του νερού και σωσσώρευση πρωτονίων, μεταφορά πρωτονίων από το στρώμα, φωτοχημική ροή ηλεκτρονίων μέσω των κιννονών Α και Β, του κυτοχρώματος b6f και της πλαστοκυανίνης, ένα δεύτερο ενεργειακά απαιτητικό βήμα για την μεταφορά των ηλεκτρονίων μέσω του φωτοσυστήματος Ι στην φερεδοξίνη και αναγωγή του NADP μέσω της αναγωγάσης του NADP, και αξιοποίηση του χημειοσμωτικού δυναμικού πρωτονίων για την φωσφορυλίωση του ADP προς ATP μέσω του παράγοντα σύζευξης (της χλωροπλαστικής ATPάσης). Πρέπει να επισημανθεί στο σημείο αυτό ότι: Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων μπορεί να κορεστεί (δηλαδή ο ρυθμός απορρόφησης της ενέργειας της φωτεινής ακτινοβολίας να είναι υψηλότερος από τον ρυθμό ροής των ηλεκτρονίων κατά μήκος της φωτοχημικής αλυσίδας). Κάτω από αυτές τις συνθήκες, η χλωροφύλλη του κέντρου αντίδρασης του φωτοσυστήματος ΙΙ μπορεί να διεγερθεί πριν καταστεί δυνατή η μεταφορά του διεγερμένου ηλεκτρονίου προς τον πρωταρχικό αποδέκτη (την κιννόνη Α δηλαδή) απλά επειδή σε εκείνο το χρονικό παράθυρο η κιννόνη είναι ανηγμένη. Στην κατάσταση αυτή, το φωτοσύστημα ΙΙ δεν μπορεί να μεταφέρει το ηλεκτρόνιο της διεγερμένης χλωροφύλλης του κέντρου αντίδρασης προς την φωτοχημική αλυσίδα πριν προωθηθεί το αμέσως προηγούμενο ακόμα μακρύτερα προς το φωτοσύστημα Ι. Στο σημείο αυτό λειτουργούν έναλλακτικές διαδρομές διοχέτευσης της ενέργειας διέγερσης προς μη φωτοχημικούς αποδέκτες οι οποίοι αποσβένουν την ενέργεια ως θερμότητα. Ο κύκλος των ξανθοφυλλών και ο μηχανισμός της 'triplet' χλωροφύλλης - της χλωροφύλλης στη διεγερμένη κατάσταση τριπλότητας είναι δύο τέτοιοι μηχανισμοί. Τόσο οι φωτοχημικές αντιδράσεις όσο και οι υπόλοιποι μηχανισμοί διοχέτευσης της ενέργειας δρουν ανταγωνιστικά μεταξύ τους και ακόμα ανταγωνιστικά με την απόδοση του φθορισμού. Έτσι, η φωτοχημική αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων αναφέρεται υπό όρους φθορισμού χλωροφύλλης ως φωτοχημική απόσβεση του φθορισμού (Photochemical Quenching, qP). Όλες οι άλλες μη φωτοχημικές οδοί διοχέτευσης της ενέργειας οι οποίες επίσης αποσβένουν τα επίπεδα του φθορισμού αναφέρονται αθροιστικά ως μη φωτοχημική απόσβεση του φθορισμού (Non-photochemical Quenching, qN).

6 Ένα διεγερμένο μόριο χλωροφύλλης του φωτοσυστήματος μπορεί
Ο φθορισμός χλωροφύλλης και οι άλλες διεργασίες Ένα διεγερμένο μόριο χλωροφύλλης του φωτοσυστήματος μπορεί να αποσβέσει την ενέργεια μέσω εκπομπής φθορισμού να απωλέσει ένα ηλεκτρόνιο και να οξειδωθεί (qP) να αποσβέσει την ενέργεια μέσω θερμότητας (qN ή NPQ) Συνοψίζοντας, η διέγερση της χλωροφύλλης του ενεργού κέντρου δύναται να προκαλέσει φωτοχημικές αντιδράσεις (η συνεισφορά τους εκφράζεται με τον συντελεστή φωτοχημικής απόσβεσης του φθορισμού, qP), να τροφοδοτήσει με ενέργεια μη-φωτοχημικές διεργασίες (η συνεισφορά τους εκφράζεται με τους συντελεστές μη-φωτοχημικής απόσβεσης του φθορισμού, qΝ και NPQ) ή να αυξήσει την απόδοση (την ένταση) του φθορισμού. Συνεπώς, αλλαγές στον τρόπο διοχέτευσης της ενέργειας έχουν ως αποτέλεσμα αλλαγές στα επίπεδα εκπομπής του φθορισμού. Ερμηνεύοντας τις αλλαγές αυτές μπορούμε να υπολογίσουμε την φωτοχημική και την μη φωτοχημική συνιστώσα της απόσβεσης της ενέργειας του φωτοσύστήματος ΙΙ.

7 Φθορισμός χλωροφύλλης: η φωτοσυνθετική ‘υπογραφή’ των φύλλων
Έτσι, οι αλλαγές των επιπέδων του φθορισμού είναι φωτοχημικά ερμηνεύσιμες και κατ' επέκταση σχετίζονται με την ίδια την φωτοσυνθετική λειτουργία. Έτσι, ο φθορισμός της χλωροφύλλης αναφέρεται εύστοχα ως η φωτοσυνθετική υπογραφή των φύλλων.

8 Φθορισμός χλωροφύλλης: η φωτοσυνθετική ‘υπογραφή’ των φύλλων
Το μέγεθος της συσχέτισης των φωτοχημικών παραμέτρων με την φωτοσυνθετική λειτουργία φαίνεται στα ακόλουθα παραδείγματα: Αυτή είναι μια καμπύλη απόκρισης του φαινόμενου (ή σχετικού) ρυθμού ροής ηλεκτρονίων (της παραμέτρου Electron Transport Rate, ETR, μια παράμετρος η οποία υπολογίζεται σχετικά εύκολα από τα φθορισμόμετρα χλωροφύλλης) με την ένταση της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. Μπορούμε να διαπιστώσουμε την σύμπτωση της καμπύλης αυτής με την αντίστοιχη καμπύλη φωτοσυνθετικής αφομοίωσης του CO2 και την ύπαρξη της γραμμικής περιοχής απόκρισης και της έντασης φωτοκορεσμού του φαινομένου. Μπορούμε ακόμα να διαπιστώσουμε την ύπαρξη φωτοαναστολής (ή φωτοπαρεμπόδισης) εάν υπάρχει.

9 Φθορισμός χλωροφύλλης: η φωτοσυνθετική ‘υπογραφή’ των φύλλων
Στο επόμενο παράδειγμα βλέπουμε πως η φωτονιακή απόδοση του φωτοσυστήματος ΙΙ (κύρια παράμετρος της φθορισμομετρίας χλωροφύλλης) σχετίζεται με την φωτονιακή απόδοση της φωτοσυνθετικής αφομοίωσης.

10 Φθορισμός χλωροφύλλης: η φωτοσυνθετική ‘υπογραφή’ των φύλλων
Τέλος, η παράμετρος της μη-φωτοχημικής απόσβεσης της ενέργειας (μια τρίτη παράμετρος) σχετίζεται με το σχετικό περιεχόμενο της ζεαξανθίνης (του ενεργού αποσβέστη της ενέργειας στην φωτοσυλλεκτική αντέννα). Ο μηχανισμός απόσβεσης μέσω της ζεαξανθίνης είναι γνωστός ως κύκλος των ξανθοφυλλών.

11 Προέλευση του φθορισμού της χλωροφύλλης
Στη συνήθη φθορισμομετρία χλωροφύλλης in vivo ο φθορισμός προέρχεται από την χλωροφύλλη a του κέντρου αντίδρασης του φωτοσυστήματος ΙΙ Στη συνήθη φθορισμομετρία χλωροφύλλης in vivo ο φθορισμός προέρχεται από την χλωροφύλλη a του κέντρου αντίδρασης του φωτοσυστήματος ΙΙ. Τα επίπεδα του φθορισμού, ωστόσο, διαμορφώνονται τόσο από την ικανότητα μεταφοράς ενέργειας από τις χρωστικές της φωτοσυλλεκτικής αντέννας στο κέντρο αντίδρασης όσο και με την ικανότητα διαχείρισης της ενέργειας που συσσωρεύεται στο ενεργό κέντρο του φωτοσυστήματος ΙΙ.

12 Ελάχιστος χρόνος μέτρησης Υψηλή ευαισθησία
Πλεονεκτήματα της τεχνικής του φθορισμού της χλωροφύλλης Ελάχιστος χρόνος μέτρησης Υψηλή ευαισθησία Η τεχνική είναι μη καταστροφική και ελάχιστα επεμβατική Ελάχιστο κόστος εκτέλετσης Δεν απαιτούνται ιδιαίτερες δεξιότητες Μεγάλος όγκος πληροφοριών Εφαρμόζεται τόσο στο πεδίο όσο και στο εργαστήριο Στη συνήθη φθορισμομετρία χλωροφύλλης in vivo ο φθορισμός προέρχεται από την χλωροφύλλη a του κέντρου αντίδρασης του φωτοσυστήματος ΙΙ. Τα επίπεδα του φθορισμού, ωστόσο, διαμορφώνονται τόσο από την ικανότητα μεταφοράς ενέργειας από τις χρωστικές της φωτοσυλλεκτικής αντέννας στο κέντρο αντίδρασης όσο και με την ικανότητα διαχείρισης της ενέργειας που συσσωρεύεται στο ενεργό κέντρο του φωτοσυστήματος ΙΙ.

13 Απαιτητική στο επίπεδο του πειραματικού σχεδιασμού
Μειονεκτήματα της τεχνικής του φθορισμού της χλωροφύλλης Απαιτητική στο επίπεδο του πειραματικού σχεδιασμού Η ερμηνεία των αποτελεσμάτων είναι συχνά δύσκολη Τα λάθη σε επίπεδο σχεδιασμού είναι συχνά και δυσδιάκριτα Σημαντικό κόστος κτήσης του εξοπλισμού Στη συνήθη φθορισμομετρία χλωροφύλλης in vivo ο φθορισμός προέρχεται από την χλωροφύλλη a του κέντρου αντίδρασης του φωτοσυστήματος ΙΙ. Τα επίπεδα του φθορισμού, ωστόσο, διαμορφώνονται τόσο από την ικανότητα μεταφοράς ενέργειας από τις χρωστικές της φωτοσυλλεκτικής αντέννας στο κέντρο αντίδρασης όσο και με την ικανότητα διαχείρισης της ενέργειας που συσσωρεύεται στο ενεργό κέντρο του φωτοσυστήματος ΙΙ.

14 Ποια είναι η προέλευση του φθορισμού;
Σύνοψη Ποια είναι η προέλευση του φθορισμού; Στη συνήθη φθορισμομετρία χλωροφύλλης in vivo ο φθορισμός προέρχεται από την χλωροφύλλη a του κέντρου αντίδρασης του PS ΙΙ Ποιοι παράγοντες καθορίζουν την ένταση του φθορισμού; Για δεδομένη ένταση ακτινοβολίας διέγερσης, βιολογικό υλικό και συνθήκες μέτρησης, η ένταση του φθορισμού καθορίζεται από τον ρυθμό επιτέλεσης της ή των διεργασιών απόσβεσης της ενέργειας διέγερσης του PS II Ποιες είναι οι διεγρασίες απόσβεσης της ενέργειας στο PS II; Υπάρχουν δύο 'οδοί' απόσβεσης της ενέργειας: η πρώτη είναι η φωτοχημική απόσβεση μέρος της οποίας αποθηκεύει φωτοσυνθετικά αξιοποιήσιμη ενέργεια και η δεύτερη η μη-φωτοχημική απόσβεση η οποία επιτελείται κυρίως μέσω θερμικών απωλειών

15 Υπάρχει σχέση μεταξύ φωτοχημικών και φωτοσυνθετικών παραμέτρων;
Σύνοψη Υπάρχει σχέση μεταξύ φωτοχημικών και φωτοσυνθετικών παραμέτρων; Η φωτοχημική απόδοση του PS II σχετίζεται με την φωτονιακή απόδοση της φωτοσύνθεσης. Ο φαινόμενος ρυθμός ροής ηλεκτρονίων σχετίζεται με τον ρυθμό φωτοσυνθετικής αφομοίωσης. Οι συνιστώσες της μη-φωτοχημικής απόσβεσης του φθορισμού σχετίζονται με τον ρυθμό εμπλοκής των φωτοπροστατευτικών μηχανισμών μεταξύ των οποίων δεσπόζει ο κύκλος των ξανθοφυλλών.

16 Επεξήγηση του τρόπου παρουσίασης
Στην διαφάνεια φαίνεται ο τρόπος παρουσίασης που θα ακολουθήσω στη συνέχεια ώστε να εξηγήσω τις βασικές αρχές της φθορισμομετρίας χλωροφύλλης. Η οθόνη χωρίζεται σε τέσερα μέρη.

17 Επεξήγηση του τρόπου παρουσίασης
Απεικόνιση της σχετικής συνεισφοράς κάθε οδού απόσβεσης της ενέργειας και σχετικές αλλαγές στην ένταση του εκπεμπόμενου φθορισμού ανάλογα με το είδος και την ένταση της ακτινοβολίας Στο πρώτο μέρος απεικονίζεται σχηματικά ένα φωτοσύστημα ΙΙ με την φωτοσυλλεκτική αντέννα η οποία μεταφέρει ενέργεια της ακτινοβολίας διέγερσης στο κέντρο αντίδρασης και με τα τρία βέλη οι διαφορετικοί τρόποι απόσβεσης της ενέργειας όπως έχω εξηγήσει παραπάνω.

18 Επεξήγηση του τρόπου παρουσίασης
Απεικόνιση του είδους ή των ειδών των ακτινοβολιών οι οποίες εφαρμόζονται στο δείγμα Στο δεύτερο μέρος της οθόνης φαίνεται το άκρο του οπτικού μέρους του οργάνου μέτρησης του φθορισμού όπου θα παριστάνεται το είδος ή τα είδη της ακτινοβολίας που εφαρμόζονται στο δείγμα.

19 Είδη ακτινοβολίας στην φθορισμομετρία χλωροφύλλης
Απεικόνιση του είδους ή των ειδών των ακτινοβολιών οι οποίες εφαρμόζονται στο δείγμα

20 Είδη ακτινοβολίας στην φθορισμομετρία χλωροφύλλης
Απεικόνιση του είδους ή των ειδών των ακτινοβολιών οι οποίες εφαρμόζονται στο δείγμα

21 Είδη ακτινοβολίας στην φθορισμομετρία χλωροφύλλης
Απεικόνιση του είδους ή των ειδών των ακτινοβολιών οι οποίες εφαρμόζονται στο δείγμα

22 Είδη ακτινοβολίας στην φθορισμομετρία χλωροφύλλης
Απεικόνιση του είδους ή των ειδών των ακτινοβολιών οι οποίες εφαρμόζονται στο δείγμα

23 Επεξήγηση του τρόπου παρουσίασης
Καμπύλες ταχείας κινητικής της επαγωγής φθορισμού και βραδείας κινητικής του φθορισμού της χλωροφύλλης. Στο τρίτο μέρος απεικονίζονται οι καμπύλες φθορισμού. Οι καμπύλες αποτελούν καταγραφή των επιπέδων του φθορισμού συναρτήσει του χρόνου. Στο κάτω μέρος απεικονίζονται παράλληλα τα είδη της ακτινοβολίας που εφαρμόζεται στο δείγμα. Με το κάθε χρώμα παριστάνεται το χρονικό διάστημα στο οποίο η αντίστοιχη ακτινοβολία προσπίπτει στο δείγμα. Ας δούμε με τη βοήθεια καμπυλών φθορισμού τα διαφορετικά είδη ακτινοβολίας τα οποία χρησιμοποιούνται στη φθορισμομετρία χλωροφύλλης και την επίδρασή τους στο βιολογικό υλικό.

24 Ο καινοτόμος ρόλος της ακτινοβολίας μέτρησης
Ο φθορισμός της ακτινοβολίας μέτρησης διαχωρίζεται οπτικο-ηλεκτρονικά από τον φθορισμό υποβάθρου επιτρέποντας μετρήσεις υπό οποιεσδήποτε συνθήκες φωτισμού

25 Ο καινοτόμος ρόλος της ακτινοβολίας μέτρησης
Ο φθορισμός της ακτινοβολίας μέτρησης διαχωρίζεται οπτικο-ηλεκτρονικά από τον φθορισμό υποβάθρου επιτρέποντας μετρήσεις υπό οποιεσδήποτε συνθήκες φωτισμού

26 Ο καινοτόμος ρόλος της ακτινοβολίας μέτρησης
Ο φθορισμός της ακτινοβολίας μέτρησης διαχωρίζεται οπτικο-ηλεκτρονικά από τον φθορισμό υποβάθρου επιτρέποντας μετρήσεις υπό οποιεσδήποτε συνθήκες φωτισμού

27 Ο καινοτόμος ρόλος της ακτινοβολίας μέτρησης
Ο φθορισμός της ακτινοβολίας μέτρησης διαχωρίζεται οπτικο-ηλεκτρονικά από τον φθορισμό υποβάθρου επιτρέποντας μετρήσεις υπό οποιεσδήποτε συνθήκες φωτισμού

28 Ο καινοτόμος ρόλος της ακτινοβολίας μέτρησης
Ο φθορισμός της ακτινοβολίας μέτρησης διαχωρίζεται οπτικο-ηλεκτρονικά από τον φθορισμό υποβάθρου επιτρέποντας μετρήσεις υπό οποιεσδήποτε συνθήκες φωτισμού

29 Ο καινοτόμος ρόλος της ακτινοβολίας μέτρησης
Ο φθορισμός της ακτινοβολίας μέτρησης διαχωρίζεται οπτικο-ηλεκτρονικά από τον φθορισμό υποβάθρου επιτρέποντας μετρήσεις υπό οποιεσδήποτε συνθήκες φωτισμού

30 Εξέλιξη των οργάνων φθορισμομετρίας χλωροφύλλης
Τα πρώτα όργανα φθορισμομετρίας χλωροφύλλης ανήκαν στην τεχνολογία της σταθερής διαμόρφωσης σήματος και μπορούσαν να μετρήσουν μόνο την θεμελιώδη φωτοχημική ικανότητα του PSII

31 Εξέλιξη των οργάνων φθορισμομετρίας χλωροφύλλης
Τα πρώτα όργανα φθορισμομετρίας χλωροφύλλης ανήκαν στην τεχνολογία της σταθερής διαμόρφωσης σήματος και μπορούσαν να μετρήσουν μόνο την θεμελιώδη φωτοχημική ικανότητα του PSII

32 Εξέλιξη των οργάνων φθορισμομετρίας χλωροφύλλης
Τα πρώτα όργανα φθορισμομετρίας χλωροφύλλης ανήκαν στην τεχνολογία της σταθερής διαμόρφωσης σήματος και μπορούσαν να μετρήσουν μόνο την θεμελιώδη φωτοχημική ικανότητα του PSII

33 Ο καινοτόμος ρόλος της ακτινοβολίας μέτρησης
Ο φθορισμός της ακτινοβολίας μέτρησης διαχωρίζεται οπτικο-ηλεκτρονικά από τον φθορισμό υποβάθρου επιτρέποντας μετρήσεις υπό οποιεσδήποτε συνθήκες φωτισμού

34 Ο καινοτόμος ρόλος της ακτινοβολίας μέτρησης
Ο φθορισμός της ακτινοβολίας μέτρησης διαχωρίζεται οπτικο-ηλεκτρονικά από τον φθορισμό υποβάθρου επιτρέποντας μετρήσεις υπό οποιεσδήποτε συνθήκες φωτισμού

35 Ο καινοτόμος ρόλος της ακτινοβολίας μέτρησης
Ο φθορισμός της ακτινοβολίας μέτρησης διαχωρίζεται οπτικο-ηλεκτρονικά από τον φθορισμό υποβάθρου επιτρέποντας μετρήσεις υπό οποιεσδήποτε συνθήκες φωτισμού

36 Ο καινοτόμος ρόλος της ακτινοβολίας μέτρησης
Ο φθορισμός της ακτινοβολίας μέτρησης διαχωρίζεται οπτικο-ηλεκτρονικά από τον φθορισμό υποβάθρου επιτρέποντας μετρήσεις υπό οποιεσδήποτε συνθήκες φωτισμού

37 Ο καινοτόμος ρόλος της ακτινοβολίας μέτρησης
Ο φθορισμός της ακτινοβολίας μέτρησης διαχωρίζεται οπτικο-ηλεκτρονικά από τον φθορισμό υποβάθρου επιτρέποντας μετρήσεις υπό οποιεσδήποτε συνθήκες φωτισμού

38 Ο καινοτόμος ρόλος της ακτινοβολίας μέτρησης
Ο φθορισμός της ακτινοβολίας μέτρησης διαχωρίζεται οπτικο-ηλεκτρονικά από τον φθορισμό υποβάθρου επιτρέποντας μετρήσεις υπό οποιεσδήποτε συνθήκες φωτισμού

39 Επεξήγηση του τρόπου παρουσίασης
Απεικόνιση της ενεργειακής κατάστασης του πληθυσμού των PS II και ενδεικτικές τιμές των βασικών φωτοχημικών παραμέτρων Στο τέταρτο μέρος της οθόνης απεικονίζεται σχηματικά η ενεργειακή κατάσταση των φωτουστημάτων ΙΙ του δείγματος καθώς και ενδεικτικά οι τιμές των βασικών φωτοχημικών παραμέτρων οι οποίες καταγράφονται σε δεδομένη στιγμή.

40 Επεξήγηση του τρόπου παρουσίασης
Απεικόνιση της ενεργειακής κατάστασης του πληθυσμού των PS II και ενδεικτικές τιμές των βασικών φωτοχημικών παραμέτρων Στο παράδειγμα, μεγάλο ποσοστό των φωτοσυστημάτων είναι κλειστά, δηλαδή σε ανηγμένη κατάσταση γεγονός που υποδηλώνει υψηλά επίπεδα ενέργειας διέγερσης. Η εικόνα αυτή είναι αντιπροσωπευτική υψηλού ρυθμού φωτοσύνθεσης ενός δείγματος. Επίσης, απεικονίζονται το επίπεδο του φθορισμού, η φωτονιακή απόδοση του PSII, η συνιστώσα της φωτοχημικής απόσβεσης (qP) και η συνιστώσα της μη-φωτοχημικής απόσβεσης του φθορισμού (qN).

41 Ποια είδη ακτινοβολίας εφαρμόζουμε στην φθορισμομετρία χλωροφύλλης;
Σύνοψη Ποια είδη ακτινοβολίας εφαρμόζουμε στην φθορισμομετρία χλωροφύλλης; Τέσσερα είδη, την ακτινοβολία μέτρησης, τον παλμό κορεσμού, το ακτινικό φως και το σκοτεινό ερυθρό Ποιος είναι ο ρόλος της ακτινοβολίας μέτρησης; Είναι η ακτινοβολία η οποία μας επιτρέπει να καταγράφουμε τις αλλαγές στα επίπεδα του εκπεμπόμενου φθορισμού Ποια είναι το βασικά της χαρακτηριστικά; Επιπλέον, είναι ακτινοβολία πολύ χαμηλής έντασης με αποτέλεσμα να μην έχει ακτινικό αποτέλεσμα (δηλ. δεν προκαλεί φωτοχημικές αντιδράσεις ούτε εμπλοκή των μη-φωτοχημικών διεργασιών απόσβεσης) Ο φθορισμός της ακτινοβολίας μέτρησης είναι ο μοναδικός που καταγράφεται επιτρέποντας μετρήσεις υπό οποιεσδήποτε συνθήκες φωτισμού

42 Ανάλυση της καμπύλης ταχείας κινητικής φθορισμού
Όταν ένα φύλλο είναι 'εγκλιματισμένο στο σκοτάδι' (Dark adapted), όλα τα φωτοσυστήματα είναι οξειδωμένα. Η φωτοχημική οδός είναι 'εν δυνάμει' μέγιστη ενώ οι μη-φωτοχημικές διεργασίες είναι ανενεργές.

43 Ανάλυση της καμπύλης ταχείας κινητικής φθορισμού
Εάν σε ένα τέτοιο φύλλο εφαρμόσουμε το φως μέτρησης θα καταγράψουμε τον 'φθορισμό βάσης' (basic fluorescence yield, Fo)

44 Ανάλυση της καμπύλης ταχείας κινητικής φθορισμού
Η εφαρμογή ενός παλμού κορεσμού αρχίζει να κλείνει τα φωτοσυστήματα με συνέπεια την άνοδο του επιπέδου του φθορισμού έως ένα πλατώ το οποίο διατηρείται για όσο συνεχίζεται η αναγωγή των φωτοσυστημάτων και των προταρχικών δεκτών ηλεκτρονίων

45 Ανάλυση της καμπύλης ταχείας κινητικής φθορισμού
Γρήγορα η συνεχιζόμενη εφαρμογή του παλμού κορεσμού κλείνει όλα τα φωτοσυστήματα με αποτέλεσμα την απότομη άνοδο του φθορισμού στην ανώτατη δυνατή τιμή η οποία αναφέρεται ως μέγιστος φθορισμός (maximum fluorescence, Fm)

46 Ανάλυση της καμπύλης ταχείας κινητικής φθορισμού
Η παύση του παλμού κορεσμού έχει ως συνέπεια την πτώση του φθορισμού λόγω φωτοχημικής απόσβεσης καθώς η αλυσίδα ροής ηλεκτρονίων αρχίζει να λειτουργεί αποσβεστικά

47 Ανάλυση της καμπύλης ταχείας κινητικής φθορισμού
Τέλος, η εκπομπή φθορισμού επανέρχεται στα επίπεδα του Fo καθώς όλα τα φωτοσυστήματα έχουν ξανά οξειδωθεί

48 Ανάλυση της καμπύλης ταχείας κινητικής φθορισμού
Η θεμελιώδης ή δυνητική φωτοχημική ικανότητα του PS II (ΦPSIIo=(Fm–Fo)/Fm=Fv/Fm αποτελεί ένα μέτρο της ικανότητας του PS II να απορροφά την ενέργεια της ακτινοβολίας και να προωθεί με αυτή τη φωτοχημική ροή ηλεκτρονίων

49 Ανάλυση της καμπύλης ταχείας κινητικής φθορισμού
Η ΦPSIIo αποτελεί τον πλέον διαδεδομένο δείκτη ύπαρξης βλαβών από καταπονήσεις που σχετίζονται με τη φωτοσύνθεση και την ακεραιότητα των δομικών και βιοχημικών στοιχείων των χλωροπλαστών όπως φωτοοξειδώσεις, τροφοπενίες, τοξικότητες, υψηλή αλατότητα, ψύχος, κ.λπ.

50 Ανάλυση της καμπύλης ταχείας κινητικής φθορισμού
Ποια θα ήταν η κινητική της καμπύλης ταχείας κινητικής εάν στο δείγμα είχε εφαρμοστεί η ουσία DCMU;

51 Παράμετροι της καμπύλης ταχείας κινητικής φθορισμού
Fo, Βασικός φθορισμός. Αντιστοιχεί στην ικανότητα ροής ενέργειας από την φωτοσυλλεκτική αντέννα προς το κέντρο αντίδρασης του PS II. Fm, Μέγιστος φθορισμός. Είναι ένα μέτρο της συνολικής ροής ενέργειας διαμέσου του PS II. Fv, Μεταβλητός φθορισμός. Αντιστοιχεί στην ροή ενέργειας από το κέντρο αντίδρασης του PS II προς την φωτοχημική αλυσίδα. Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm=ΦPSIIo, Δυνητική φωτοχημική ικανότητα του PSII. Αντιστοιχεί στο μέγιστο δυνατό ποσοστό της ενέργειας το οποίο μπορεί να οδεύσει προς την φωτοχημικη αλυσίδα ως προς το συνολικό ποσό ενέργειας που απορροφά το PS II.

52 Τι είναι η καμπύλη ταχείας κινητικής;
Σύνοψη Τι είναι η καμπύλη ταχείας κινητικής; Είναι η καμπύλη της επαγωγής του φθορισμού ενός δείγματος μετά από αιφνίδια εφαρμογή φωτός υψηλής έντασης Ποια είναι τα βασικά χαρακτηριστικά της; Το μέγεθος της αύξησης των επιπέδων φθορισμού μεταξύ ενός κατώτατου και ενός ανώτατου ορίου που αντιστοιχούν στον φθορισμό βάσης και μέγιστο φθορισμό Ποια βασική φωτοχημική παράμετρο υπολογίζουμε μέσω της καμπύλης ταχείας κινητικής; Υπολογίζουμε τον λόγο του μεταβλητού προς τον μέγιστο φθορισμό που αποτελεί ένα μέτρο της δυνητικής φωτοχημικής απόδοσης του PS II

53 Ποια ώρα του 24ώρου πρέπει να μετράμε την παράμετρο ΦPSIIo;
Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής Ποια ώρα του 24ώρου πρέπει να μετράμε την παράμετρο ΦPSIIo;

54 Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής
Ποιος είναι ο ελάχιστος χρόνος προσυσκότισης για τον αξιόπιστο προσδιορισμό της παραμέτρου ΦPSIIo;

55 Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής
Ποιος είναι ο ελάχιστος χρόνος προσυσκότισης για τον αξιόπιστο προσδιορισμό της παραμέτρου ΦPSIIo;

56 Πως επιλέγουμε την ένταση της ακτινοβολίας μέτρησης (ML);
Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής Πως επιλέγουμε την ένταση της ακτινοβολίας μέτρησης (ML);

57 Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής
Αφού είναι τόσο σημαντική η ένταση του ML, μπορούμε να την αυξομειώνουμε κατά την κρίση μας;

58 Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής
Είναι σωστό να συγκρίνονται μεταξύ δειγμάτων ή μεταχειρίσεων οι απόλυτες τιμές του φθορισμού στην βάση (Fo) και την κορυφή (Fm) της καμπύλης ταχείας κινητικής;

59 Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού:
Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής Είναι σωστό να συγκρίνονται μεταξύ δειγμάτων ή μεταχειρίσεων οι απόλυτες τιμές του φθορισμού στην βάση (Fo) και την κορυφή (Fm) της καμπύλης ταχείας κινητικής; Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού: Γεωμετρικά χαρακτηριστικά του οπτικού μέρους 1) Απόσταση μεταξύ επιπέδου εξόδου της ακτινοβολίας της ίνας και δείγματος

60 Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού:
Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής Είναι σωστό να συγκρίνονται μεταξύ δειγμάτων ή μεταχειρίσεων οι απόλυτες τιμές του φθορισμού στην βάση (Fo) και την κορυφή (Fm) της καμπύλης ταχείας κινητικής; Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού: Γεωμετρικά χαρακτηριστικά του οπτικού μέρους 1) Απόσταση μεταξύ επιπέδου εξόδου της ακτινοβολίας της ίνας και δείγματος 2) Η γωνία μεταξύ διεύθυνσης διάδοσης της ακτινοβολίας και του επιπέδου του ελάσματος

61 Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού:
Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής Είναι σωστό να συγκρίνονται μεταξύ δειγμάτων ή μεταχειρίσεων οι απόλυτες τιμές του φθορισμού στην βάση (Fo) και την κορυφή (Fm) της καμπύλης ταχείας κινητικής; Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού: Παράμετροι λειτουργίας του οργάνου μέτρησης 3) Ένταση ακτινοβολίας μέτρησης (ML από 1 έως 12)

62 Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού:
Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής Είναι σωστό να συγκρίνονται μεταξύ δειγμάτων ή μεταχειρίσεων οι απόλυτες τιμές του φθορισμού στην βάση (Fo) και την κορυφή (Fm) της καμπύλης ταχείας κινητικής; Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού: Παράμετροι λειτουργίας του οργάνου μέτρησης 3) Ένταση ακτινοβολίας μέτρησης (ML από 1 έως 12) 4) Συχνότητα ακτινοβολίας μέτρησης (600 Hz ή 20 kHz)

63 Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού:
Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής Είναι σωστό να συγκρίνονται μεταξύ δειγμάτων ή μεταχειρίσεων οι απόλυτες τιμές του φθορισμού στην βάση (Fo) και την κορυφή (Fm) της καμπύλης ταχείας κινητικής; Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού: Παράμετροι λειτουργίας του οργάνου μέτρησης 3) Ένταση ακτινοβολίας μέτρησης (ML από 1 έως 12) 4) Συχνότητα ακτινοβολίας μέτρησης (600 Hz ή 20 kHz) 5) Λειτουργία ML-BURST (ακολουθία παλμών ML ανά 1 s για 0.2 s

64 Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού:
Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής Είναι σωστό να συγκρίνονται μεταξύ δειγμάτων ή μεταχειρίσεων οι απόλυτες τιμές του φθορισμού στην βάση (Fo) και την κορυφή (Fm) της καμπύλης ταχείας κινητικής; Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού: Παράμετροι λειτουργίας του οργάνου μέτρησης 3) Ένταση ακτινοβολίας μέτρησης (ML από 1 έως 12) 4) Συχνότητα ακτινοβολίας μέτρησης (600 Hz ή 20 kHz) 5) Λειτουργία ML-BURST (ακολουθία παλμών ML ανά 1 s για 0.2 s 6) Ηλεκτρονική ενίσχυση σήματος (Gain από 1 έως 12)

65 Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού:
Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής Είναι σωστό να συγκρίνονται μεταξύ δειγμάτων ή μεταχειρίσεων οι απόλυτες τιμές του φθορισμού στην βάση (Fo) και την κορυφή (Fm) της καμπύλης ταχείας κινητικής; Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού: Παράμετροι λειτουργίας του οργάνου μέτρησης 3) Ένταση ακτινοβολίας μέτρησης (ML από 1 έως 12) 4) Συχνότητα ακτινοβολίας μέτρησης (600 Hz ή 20 kHz) 5) Λειτουργία ML-BURST (ακολουθία παλμών ML ανά 1 s για 0.2 s 6) Ηλεκτρονική ενίσχυση σήματος (Gain από 1 έως 12) 7) Ακεραιότητα οπτικού μέρους (οπτικών ινών)

66 Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού:
Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής Είναι σωστό να συγκρίνονται μεταξύ δειγμάτων ή μεταχειρίσεων οι απόλυτες τιμές του φθορισμού στην βάση (Fo) και την κορυφή (Fm) της καμπύλης ταχείας κινητικής; Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού: Ανατομικές και φυσιολογικές παράμετροι του δείγματος 8) Υφή και μορφολογία της φυλλικής επιφάνειας

67 Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού:
Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής Είναι σωστό να συγκρίνονται μεταξύ δειγμάτων ή μεταχειρίσεων οι απόλυτες τιμές του φθορισμού στην βάση (Fo) και την κορυφή (Fm) της καμπύλης ταχείας κινητικής; Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού: Ανατομικές και φυσιολογικές παράμετροι του δείγματος 8) Υφή και μορφολογία της φυλλικής επιφάνειας 9) Παρουσία τριχώματος ή μη φωτοσυνθετικών χρωστικών στην επιδερμίδα

68 Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού:
Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής Είναι σωστό να συγκρίνονται μεταξύ δειγμάτων ή μεταχειρίσεων οι απόλυτες τιμές του φθορισμού στην βάση (Fo) και την κορυφή (Fm) της καμπύλης ταχείας κινητικής; Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού: Ανατομικές και φυσιολογικές παράμετροι του δείγματος 8) Υφή και μορφολογία της φυλλικής επιφάνειας 9) Παρουσία τριχώματος ή μη φωτοσυνθετικών χρωστικών στην επιδερμίδα 10) Πάχος ελάσματος, παρουσία σκληρεγχύματος, πάχος κυτταρικών τοιχωμάτων

69 Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού:
Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής Είναι σωστό να συγκρίνονται μεταξύ δειγμάτων ή μεταχειρίσεων οι απόλυτες τιμές του φθορισμού στην βάση (Fo) και την κορυφή (Fm) της καμπύλης ταχείας κινητικής; Παράγοντες που επηρεάζουν τις απόλυτες τιμές του φθορισμού: Ανατομικές και φυσιολογικές παράμετροι του δείγματος 8) Υφή και μορφολογία της φυλλικής επιφάνειας 9) Παρουσία τριχώματος ή μη φωτοσυνθετικών χρωστικών στην επιδερμίδα 10) Πάχος ελάσματος, παρουσία σκληρεγχύματος, πάχος κυτταρικών τοιχωμάτων 11) Συγκέντρωση χλωροφυλλών

70 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Όταν ένα φύλλο είναι 'εγκλιματισμένο στο σκοτάδι' (Dark adapted), όλα τα φωτοσυστήματα είναι οξειδωμένα. Η φωτοχημική οδός είναι 'εν δυνάμει' μέγιστη ενώ οι μη-φωτοχημικές διεργασίες είναι ανενεργές.

71 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Η εφαρμογή της ακτινοβολίας μέτρησης έχει σαν αποτέλεσμα την καταγραφή του φθορισμού βάσης (Fo)

72 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Η εφαρμογή ενός παλμού κορεσμού έχει σαν αποτέλεσμα την καταγραφή του μέγιστου φθορισμού ‘στο σκοτάδι’, Fm Μέσω των τιμών Fo και Fm μπορεί να υπολογιστεί η θεμελιώδης φωτοχημική ικανότητα του PS II (ΦPSIIo) ίση με Fv/Fm=(Fm–Fo)/Fm

73 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Η επαναφορά του φθορισμού στα επίπεδα του Fo είναι ταχεία καθώς δεν υπάρχει ακτινικό φως

74 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού

75 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Η εφαρμογή ακτινικού φωτός έχει ως αποτέλεσμα την στιγμιαία αύξηση των επιπέδων του φθορισμού και την εξίσου γρήγορη απόσβεσή του καθώς στην φωτοσυνθετική συσκευή αρχίζει να λειτουργεί η φωτοχημική ροή ηλεκτρονίων

76 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Ωστόσο, η τελική σταθεροποίηση των επιπέδων του φθορισμού δεν γίνεται το ίδιο γρήγορα ούτε στα επίπεδα του Fο καθώς το ακτινικό φως προκαλεί σχετική αναγωγή στα φωτοχημικά κέντρα. Τελικά ο φθορισμός σταθεροποιείται σε μια τιμή Fs

77 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Η εφαρμογή παλμού κορεσμού υπό τις συνθήκες αυτές προκαλεί ξανά μια απότομη άνοδο των επιπέδων του φθορισμού σε μια μέγιστη τιμή ‘στο φως’, την τιμή F’m. Η τιμή αυτή δεν είναι ποτέ τόσο υψηλή όσο η αντίστοιχη Fm

78 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Μέσω των τιμών F’m και Fs είναι δυνατός ο υπολογισμός της λειτουργικής φωτοχημικής ικανότητας του PS II (ΦPSII)

79 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Η παύση του ακτινικού φωτός και η εφαρμογή σκοτεινού ερυθρού φωτός αποκαλύπτει πως η τιμή του φθορισμού βάσης ‘στο φως’ F’o δεν είναι ίση με αυτή ‘στο σκοτάδι’ Fo.

80 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Η απόσβεση του φθορισμού βάσης οφείλεται σε αλλαγές της χωροταξίας των στοιχείων της αντέννας φωτοσυλλογής και στην εμπλοκή μη-φωτοχημικών διεργασιών απόσβεσης της ενέργειας διέγερσης

81 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Για τον λόγο αυτό, η ανάλυση απόσβεσης μέσω του υπολογισμού των συντελεστών απόσβεσης qP και qN (όπου περιλάμβάνεται ο φθορισμός βάσης) είναι ορθότερη όταν λαμβάνεται υπ’ όψη η απόσβεση του Fo προς F’o

82 Fo/[(Fv/Fm)+(Fo/F’m)]
Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού Εάν δεν υπάρχει δυνατότητα άμεσης μέτρησης του F’o, η τιμή του μπορεί να προσεγγιστεί μέσω της έκφρασης Fo/[(Fv/Fm)+(Fo/F’m)]

83 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Στο σκοτάδι, καθώς οι διεργασίες μη-φωτοχημικής απόσβεσης απεμπλέκονται και τα στοιχεία της φωτοσυλλεκτικής αντέννας εναπαδιευθετούνται, ο φθορισμός βάσης ανακάμπτει στα επίπεδα του Fo

84 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Εκτός από την φωτοχημική απόδοση του PS II, οι συντελεστές φωτοχημικής απόσβεσης qP και μη-φωτοχημικής απόσβεσης qN δίνουν χρήσιμες πληροφορίες για την κατάσταση της φωτοσυνθετικής συσκευής

85 Ο συντελεστής qP είναι ίσος με (F’m–Ft)/(F’m–F’o) = ΔF / F’m
Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού Ο συντελεστής qP είναι ίσος με (F’m–Ft)/(F’m–F’o) = ΔF / F’m

86 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Ο συντελεστής qN είναι ίσος με (Fm–F’m)/(Fm–F’o). Μια σχεδόν ισοδύναμη έκφραση είναι η 1-(F’m–F’o)/(Fm–Fo) = 1-(F’v/Fv)

87 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Μια ακόμα έκφραση της μη-φωτοχημικής απόσβεσης του φθορισμού είναι η παράμετρος NPQ. Η παράμετρος αυτή είναι κατά κάποιον τρόπο παρόμοια με τον συντελεστή qN (δίνει ανάλογες πληροφορίες) και δεν απαιτεί γνώση της τιμής F’o

88 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Ισχύει ότι NPQ = (Fm–F’m)/F’m. Ωστόσο ο υπολογισμός της παραμέτρου NPQ υποθέτει ότι οι όποιες συγκρίσεις αφορούν δείγματα με παρόμοια χαρακτηριστικά φθορισμού ‘στο σκοτάδι’

89 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Η παράμετρος της δυνητικής φωτοχημικής ικανότητας του PS II ΦPSIIo=Fv/Fm, αποτελεί μέτρο του μέγιστου ποσοστού της απορροφούμενης ενέργειας η οποία αξιοποιείται φωτοχημικά

90 Ανάλυση της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Η τρέχουσα ή λειτουργική φωτοχημική ικανότητα του PS II ΦPSII=ΔF/F’m σχετίζεται με την φωτοχημική αξιοποίηση της ενέργειας για δεδομένη ένταση ακτινικού φωτός

91 Παράμετροι της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
Fo, Βασικός φθορισμός ‘στο σκοτάδι’. Αντιστοιχεί στην ικανότητα ροής ενέργειας από την φωτοσυλλεκτική αντέννα προς το κέντρο αντίδρασης του PS II. Fm, Μέγιστος φθορισμός ‘στο σκοτάδι’. Είναι ένα μέτρο της συνολικής ροής ενέργειας διαμέσου του PS II. Fv, Μεταβλητός φθορισμός ‘στο σκοτάδι’. Αντιστοιχεί στην ροή ενέργειας από το κέντρο αντίδρασης του PS II προς την φωτοχημική αλυσίδα. Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm=ΦPSIIo, Δυνητική φωτοχημική ικανότητα του PSII. Αντιστοιχεί στο μέγιστο δυνατό ποσοστό της ενέργειας το οποίο μπορεί να οδεύσει προς την φωτοχημικη αλυσίδα ως προς το συνολικό ποσό ενέργειας που απορροφά το PS II.

92 Παράμετροι της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
F’o, Βασικός φθορισμός ‘στο φως’. Αντιστοιχεί στην λειτουργική ικανότητα ροής ενέργειας από την φωτοσυλλεκτική αντέννα προς το κέντρο αντίδρασης του PS II. F’m, Μέγιστος φθορισμός ‘στο φως’. Είναι ένα μέτρο της συνολικής ροής ενέργειας διαμέσου του PS II. F’v, Μεταβλητός φθορισμός ‘στο φως’. Αντιστοιχεί στην λειτουργική ροή ενέργειας από το κέντρο αντίδρασης του PS II προς την φωτοχημική αλυσίδα για δεδομένη ένταση φωτός. F’v/F’m=(ΔF)/F’m=ΦPSII, Λειτουργική φωτοχημική ικανότητα του PSII. Αντιστοιχεί στο ποσοστό της ενέργειας το οποίο οδεύει προς την φωτοχημικη αλυσίδα ως προς το συνολικό ποσό ενέργειας που απορροφά το PS II για δεδομένη ένταση φωτός.

93 Παράμετροι της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
qP=(F’m-Fs)/(F’m–F’o), Συντελεστής φωτοχημικής απόσβεσης του φθορισμού. Αντιστοιχεί στο ποσοστό των ανοικτών φωτοχημικών κέντρων PS II. Το συμπληρωματικό μέτρο 1-qP αντιστοιχεί στο ποσοστό των φωτοχημικών κέντρων τα οποία είναι κλειστά και αναφέρεται επίσης ως ενεργειακή πίεση ή πίεση διέγερσης επί του PS II. qN=(Fm-F’m)/(Fm-F’o), Συντελεστής μη-φωτοχημικής απόσβεσης του φθορισμού. Αντιστοιχεί στο ποσοστό της ενέργειας το οποίο οδεύει προς διεργασίες μη-φωτοχημικής απόσβεσης της ενέργειας που απορροφά το PS II για δεδομένη ένταση φωτός. NPQ=(Fm-F’m)/F’m, Παράμετρος μη-φωτοχημικής απόσβεσης του φθορισμού. Αποτελεί εναλλακτική έκφραση του ποσοστού της ενέργειας το οποίο αποσβένεται μη-φωτοχημικά.

94 Παράμετροι της καμπύλης βραδείας κινητικής φθορισμού
ETR=ΦPSII × Q × f1 × f2: Φαινόμενος ρυθμός γραμμικής ροής ηλεκτρινίων στη φωτοχημική αλυσίδα. Αντιστοιχεί στο ρυθμό γραμμικής ροής ηλεκτρονίων λαμβάνοντας υπ’ όψη την φωτοχημική απόδοση του PS II και την απορροφητικότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας.

95 Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής
Είναι απολύτως ισοδύναμες οι δύο εκφράσεις της μη-φωτοχημικής απόσβεσης του φθορισμού (qN και NPQ);

96 Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής
Είναι απολύτως ισοδύναμες οι δύο εκφράσεις της μη-φωτοχημικής απόσβεσης του φθορισμού (qN και NPQ); Η σχέση μεταξύ qN και NPQ είναι θετική αλλά όχι γραμμική: οι δύο παράμετροι δεν είναι απόλυτα ισοδύναμες

97 Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής
Μπορούμε να χρησιμοποιούμε την παράμετρο ETR ως μέτρο της φωτοσυνθετικής ταχύτητας;

98 Υπολογίζεται ως ETR=ΦPSII × Q × f1 × f2 όπου:
Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής Μπορούμε να χρησιμοποιούμε την παράμετρο ETR ως μέτρο της φωτοσυνθετικής ταχύτητας; Η παράμετρος ETR δίνει ένα μέτρο του ρυθμού επιτέλεσης των φωτεινών αντιδράσεων και υπό προϋποθέσεις σχετίζεται καλά με τη φωτοσυνθετική ταχύτητα Υπολογίζεται ως ETR=ΦPSII × Q × f1 × f2 όπου: Q: ένταση προσπίπτουσας ακτινοβολίας (PAR) f1: συντελεστής κατανομής φωτονιακής ενέργειας στο PS II (τυπικά ίσος με 0,5) f2: συντελεστής απορροφητικότητας φύλλου (τυπικά χρησιμοποιείται η τιμή 0,84)

99 Προϋποθέσεις για την χρήση του ETR:
Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής Μπορούμε να χρησιμοποιούμε την παράμετρο ETR ως μέτρο της φωτοσυνθετικής ταχύτητας; Προϋποθέσεις για την χρήση του ETR: Ο συντελεστής f2 είναι γνωστός ή υπολογίζεται μέσω σφαίρας ολοκλήρωσης Ο συντελεστής f2 είναι παρόμοιος μεταξύ δειγμάτων τα οποία συγκρίνονται ως προς το ETR Προϋποθέσεις για την χρήση του ETR ως μέτρο της φωτοσυνθετικής ταχύτητας: Η συμβολή των εναλλακτικών οδών κατανάλωσης της ενέργειας των φωτεινών αντιδράσεων είναι σταθερή Ως εναλλακτικές οδοί ορίζονται η φωτοαναπνοή και η αντίδραση Mehler Υπό συνθήκες καταπόνησης και ιδιαίτερα σε υψηλές εντάσεις ακτινοβολίας η συμβολή των παραπάνω οδών απόσβεσης της ενέργειας μεγαλώνει

100 Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής
Πως γνωρίζουμε ότι ένα δείγμα έχει φθάσει σε σταθερή κατάσταση για δεδομένη ένταση προσπίπτουσας ακτινοβολίας ώστε να προβούμε σε μέτρηση της φωτοχημικής ικανότητας; Η απόκτηση της σταθερής κατάστασης σχετίζεται με την ολοκλήρωση της ‘επαγωγής της φωτοσύνθεσης’ η οποία με τη σειρά της περιλαμβάνει σταθεροποίηση των φωτεινών αντιδράσεων, δραστηριοποίηση του κύκλου Calvin-Benson και της στοματικής αγωγιμότητας Πληροφορίες για τον χρόνο απόκτησης της σταθερής κατάστασης προσφέρει η λεγόμενη καμπύλη επαγωγής

101 Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής
Πως γνωρίζουμε ότι ένα δείγμα έχει φθάσει σε σταθερή κατάσταση για δεδομένη ένταση προσπίπτουσας ακτινοβολίας ώστε να προβούμε σε μέτρηση της φωτοχημικής ικανότητας;

102 Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής
Πως γνωρίζουμε ότι ένα δείγμα έχει φθάσει σε σταθερή κατάσταση για δεδομένη ένταση προσπίπτουσας ακτινοβολίας ώστε να προβούμε σε μέτρηση της φωτοχημικής ικανότητας;

103 Πρακτικά ζητήματα σχετικά με την καμπύλη ταχείας κινητικής
Πως γνωρίζουμε ότι ένα δείγμα έχει φθάσει σε σταθερή κατάσταση για δεδομένη ένταση προσπίπτουσας ακτινοβολίας ώστε να προβούμε σε μέτρηση της φωτοχημικής ικανότητας;

104 Πρακτικά ζητήματα: Καμπύλες ‘φωτός’
Τι είναι οι καμπύλες φωτός και ποιες πληροφορίες μας παρέχουν; Πως καταγράφεται μια καμπύλη φωτός;

105 Πρακτικά ζητήματα: Καμπύλες ‘φωτός’
Ποιες είναι οι διαφορές ανάμεσα σε ταχείες καμπύλες φωτός (rapid light curves) και καμπύλες φωτός περιβάλλοντος (ambient light curves);

106 Τι είναι η κινητική φθορισμού στο σκοτάδι (dark relaxation kinetics);
Πρακτικά ζητήματα: κινητική στο σκοτάδι Τι είναι η κινητική φθορισμού στο σκοτάδι (dark relaxation kinetics);

107 Πρακτικά ζητήματα: κινητική στο σκοτάδι
Τι πληροφορίες μας δίνει και πως ερμηνεύεται η μορφή της κινητικής φθορισμού στο σκοτάδι;

108 Πρακτικά ζητήματα: κινητική στο σκοτάδι
Τι πληροφορίες μας δίνει και πως ερμηνεύεται η μορφή της κινητικής φθορισμού στο σκοτάδι; Η μελέτη της κινητικής στο σκοτάδι (dark relaxation kinetics) προσφέρει στοιχεία για την σχετική συνεισφορά των βασικών μη φωτοχημικών-φωτοπροστατευτικών μηχανισμών (μηχανισμών απόσβεσης της πλεονάζουσας ενέργειας διέγερσης μέσω μη ακτινοβολούσας αποδιέγερσης, qN) δηλ. του κύκλου των ξανθοφυλλών (qE) και της κατάστασης μετάπτωσης (qT). Επίσης δίνει μια εκτίμηση της έκτασης της ελεγχόμενης και μη ελεγχόμενης (λόγω βλαβών των φωτοσυστημάτων) φωτοαναστολής της φωτοσύνθεσης (qI)

109 Πρακτικά ζητήματα: κινητική στο σκοτάδι
Σε ποιες συνιστώσες αναλύεται η μη-φωτοχημική απόσβεση και πως οι συνιστώσες αυτές ηρεμούν στο σκοτάδι;

110 Πρακτικά ζητήματα: κινητική στο σκοτάδι
Σε ποιες συνιστώσες αναλύεται η μη-φωτοχημική απόσβεση και πως οι συνιστώσες αυτές ηρεμούν στο σκοτάδι;