Gruszecki_Zakopane_2016

Spektroskopia fluorescencyjna
w badaniach fotosyntezy
Wiesław I. Gruszecki
Instytut Fizyki
Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie
Zakopane, 20 października 2016
Zespół!
Renata Welc
Michał Puzio
Plan wystąpienia
1. Fotosynteza
2. Fluorescencja
3. Fotosynteza & Fluorescencja
Fotosynteza
zasila
życie!
Fotosyntetyczne wydzielanie tlenu
1771 r.
Joseph Priestley
1733 - 1804
po 5 godzinach
Fotosyntetyczne wydzielanie tlenu
Wydzielanie tlenu
Wydajność fotosyntezy
X 100
Natężenie światła
Stres świetlny
Zmiany poziomu oświetlenia w ciągu dnia
Lublin, 22 kwietnia 2010 r.
Hour of the day
Oxalis oregana
Zdjęcie dzięki uprzejmości O. Björkmana
Poziom komórkowy
Lemna trisulca
J. Zurzycki, 1972
Poziom subkomórkowy
PS II
LHCII
LHCII
LHCII
PS I
Kompleks antenowy LHCII
Struktura według: Z. Liu et al., Nature 428 (2004) 287-292.
Centralny problem:
Poznanie
mechanizmów
molekularnych…
Stosujemy techniki fluorescencyjne…
Eksperyment Stokesa 1854 r.
Rekonstrukcja, rok 2016 r.
Slajd zawiera lokowanie mnóstwa produktów 
Fluorescencja chlorofilu a
S2
Laser
S1
A
S0
F
Diagram Jabłońskiego
S2
D 10-14 – 10-11 s
I
S1
10-15 s
T1
A
D
F
10-9 – 10-7 s
So
D
P
10-3 – 102 s
Schemat pomiaru fluorescencji
Spektrometr fluorescencyjny
Najważniejsze elementy spektrofluorymetru „Cary Eclipse”
1-Wiązka światła wzbudzającego
2- Komora pomiarowa
3- Ksenonowa lampa impulsowa
4- Monochromatory z filtrami
5- Fotopowielacz
6- Uchwyt do celki pomiarowej
7- Szybkościomierz skanowania
8- Włącznik/Wyłącznik
Efekt Kautsky’ego
Relative Vitality Index
RVI =
FM - FS
FS
Fotosystem II
według: Govindjee
Widma absorpcji światła
Fluorescencja Chl a
Chl a Chl b Lut
Liczba zliczeń
Czasy życia fluorescencji
czas
Detektor
LASER
próbka
Dt
start
stop
start
stop
Czasy życia fluorescencji
chlorofilu a w LHCII
I (t )   i exp( t /  i )
i
    i i
i
<> = 3.6 ns
Lifetime [ns]
Pomiary, pomiary, pomiary, pomiary, pomiary, pomiary, pomiary…
FLIM
1 MHz
1.25 MHz
1.75 MHz
analizy pojedynczego chloroplastu
2.25 MHz
3.5 MHz
0.8
4 MHz
Lifetime [ns] 1.5
5 MHz
7 MHz
10 MHz
Wnioski:
1.
Światło nie tylko zasila fotosyntezę ale
również umożliwia jej precyzyjne badania
2.
Fluorescencja jest pięknym zjawiskiem
fizycznym umożliwiającym prowadzenie
precyzyjnych badań przyrodniczych
Dziękuję za uwagę!