Fluorescence chlorofylu

Transkript

1 Pro připomenutí

2 Fluorescence chlorofylu

3 Princip Fotochemické a nefotochemické zhášení fluorescence

4 Excitace chlorofylu: plantphys.info

5 Analýza zhášení (quenching analysis) Temnostní adaptace Kautského efekt Aktinické světlo Měřící světlo PAM fluorometrie : modulovaný zdroj světla

6 Analýza zhášení (quenching analysis)

7 Základní parametry - přehled TMA SVĚTLO F 0, F M F V = F M - F 0 F (F S, F t ) F M F V /F M = (F M - F 0 )/ F M Maximální kvantový výtěžek PSII (u vyšších rostlin okolo 0.8) (F M - F )/F M = φ PSII Kvantový výtěžek PSII na světle

8 Electron transport rate ETR = φ PSII * PPFD * a L * PSII/PSI ozářenost Kvantový výtěžek na světle Absorbance listu Poměr absorbce světla mezi fotosystémy retr = φ PSII * PPFD saturační křivky obdoba P-I křivek

9 Zvláštnosti sinicové fotosyntézy a fluorescence Fykobilizómy Jen jedna membrána Větší poměr PSI:PSII Cronodon.com F V /F M není spolehlivým indikátorem stavu PSII

10 Přístroje - příklady PAM fluorometr (Walz) FluorCam (PSI) AquaPen (PSI)

11 Příklady využití v konkrétních studiích Gray et al. (2007), Plant, Cell & Environment

12 Herburger et al. 2015

13 Pichrtová et al. (2014)

14 Aigner et al Zygogonium ericetorum

15 Výhody a nevýhody metody Neinvazivní in vivo metoda stanovení fotosyntetické aktivity a fyziologického stavu Snadné a rychlé získání dat Velmi drahé přístrojové vybavení Nejednotná terminologie Interpretace naměřených dat

16 sppiblog.org apod.nasa.gov Ochrana proti stresu z ozáření Nadměrné záření UV záření

17 Nadměrné záření Co způsobuje: Tripletovou excitaci molekuly chlorofylu: 3 Chl* Produkci ROS Fotoinhibici dynamická, chronická a trvalá

18 Tripletová excitace chlorofylu

19 Reactive oxygen species (ROS) (reaktivní formy kyslíku) Singletový kyslík

20 Rakce ROS s lipidy: peroxidace nenasycených vazeb

21 Fotoinhibice Snížení rychlosti fotosyntézy při zvyšující se ozářenosti Řada různých procesů ochrana i poškození Sem napište text. Remias et al. (2005) Chlamydomonas nivalis Karsten & Holzinger (2012)

22 Dynamická fotoinhibice

23 Alternativy xantofylového cyklu Chlorophyta Streptophyta vyšší rostliny Heterokontophyta Haptophyta Euglenophyta Dinophyta Cyanophyta, Cryptophyta, Rhodophyta Glaucophyta xantofylový cyklus diadinoxantin diatoxantin fykobiliproteiny (chromatická adaptace) diadinoxantin diatoxantin

24 Chronická fotoinhibice Měření fluorescence umožňuje odlišit dynamickou a chronickou fotoinhibici

25 Zhášení ROS Neenzymatické antioxidanty: Karotenoidy Tocopherol (viatmin E) Kysellina askorbová (vitamín C) Redukovaný glutathion DMS Fenolické látky Enzymatické antioxidanty: Superoxid dismutáza různé formy obsahující různé kovy (Fe, Mn, Cu, Zn, Ni) ochrana různých proteinů Kataláza Glutathion reduktáza Askorbát peroxidáza aj.

26 Rautenberger & Bischof (2006 Bischof et al. (2006) Chaetomorpha linum

27 Různé funkce karotenoidů - shrnutí: Primární a sekundární karotenoidy Přenos energie fotonu na reakční centrum Xanthofylový cyklus zhášení chlorofylového tripletu Antioxidanty Respiratory substrates

28 Sekundární karotenoidy Nejsou přímo spojené s fotosyntetickým aparátem Astaxantin, β-karoten, canthaxanthin brání nadměrné ozářenosti červený pigment blokuje modré světlo Antioxidanty, zháší ROS, stíní PAR Typicky v cytoplazmatických tukových kapénkách Komerčně významné organismy Dunaliella, Haematococcus,

29 Leya et al. (2009) L Müller et al. (1998) Remias et al. (2005)

30 UV záření

31 UV záření Kde a jak škodí? UVA hl. fotooxidativní - fotoinhibice UVB je absorbováno některými molekulami (především aromatickými cykly) DNA Proteiny Pigmenty Indukce tvorby ROS V prostředí Intracelulárně Poškození ultrastruktury buňky Sinice inhibice nitrogenázové aktivity Ekologické vlivy

32 Vlivy na ultrastrukturu Schmidt et al. (2012) Hypnea musciformis Poppe et al. (2002)) Palmaria decipiens Pichrtová et al. (2013) Zygnema sp.

33 Laminaria hyperborea - zoospory Steinhoff et al. (2008) Wiencke et al. (2000)

34 Chemistry.osu.edu en.wikipedia.org helicase.pbworks.com DNA: pyrimidinové dimery

35 Proteiny Terčem některé aminokyseliny

36 Proteiny Narušení disulfidických můstků