BASES TEORICAS USO DE PAM. Fotosíntesis (~ 80%) Calor (17 – 18%) Fluorescencia (1 – 2%) Luz...
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BASES TEORICAS USO DE PAM
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Fotosíntesis(~ 80%)
Calor(17 – 18%)
Fluorescencia(1 – 2%)
Luz(100%)
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En
hv
QA
P680
e-
Fo
C.R. Abierto
QA-
P680
Fm
C.R. Cerrado
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Como forma de inferir sobre los otros procesos relacionados a la fotosíntesis
Como medir el rendimiento cuántico Como medir el rendimiento cuántico de la fluorescencia?de la fluorescencia?
Sistemas de medición modulada … o sea … fuente luminosa Sistemas de medición modulada … o sea … fuente luminosa es activada y desactivada a una alta frecuencia y un es activada y desactivada a una alta frecuencia y un detector mide la luz emitida como fluorescencia (685 nm)detector mide la luz emitida como fluorescencia (685 nm)
Phyto - PAM
Rendimiento cuántico de la fluorescencia = Luz emitida como fluor.
Luz absorbida
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Rendimiento Quántico de la Fluorescencia
F o PSII)
=Luz emitida como fluorescencia
Luz absorbida
0Fo
Fm
Luz demedida
Pulso desaturacion
Luz Actinica
Apaga LuzActinica
Alga adaptadaa oscuridad
Alga adaptadaa luz
Fv
Ft
Fm’
Fo’
Amortiguamientono fotoquímico
(qN)
AmortiguamientoFotoquímico
(qP)F’v
m
m
m
v
mv
F
FF
F
F
FFF
0
0
maximo
efectivo'
'
'm
tm
m F
FF
F
F
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m
m
m
v
mv
F
FF
F
F
FFF
0
0
optimo
efectivo'
'
'm
tm
m F
FF
F
F
Amortiguamiento No-Fotoquímico)(
)(
0
'
FF
FFqN
m
mm
Amortiguamiento Fotoquímico)(
)(''
'
om
tm
FF
FFqP
De la luz absorbida, cual proporción es
usada en la fotoquímica:
INDICADOR DE EFICIENCIA DEL
PSII
Proporción de CR abiertos
'm
'mm
F
)F(FNPQ
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Que hace variar a qP?
CR que se cierran, debido a saturación de los CR
Que hace variar a Fv/Fm?
Cambios en la eficiencia de qN Valores están alrededor de 0.7 (P/fitoplancton) Valores inferiores se relacionan a stress (fotoinibicion !!!)
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Sus cambios están relacionados a cambios en la eficiencia de disipación de calor en comparación a la muestra aclimatada a oscuridad Su incremento se relaciona a procesos de protección al exceso de luz Se puede evaluar a través del tiempo que cada proceso toma para regresar a su estado “de oscuridad” o “estacionario” (relaxation time) después de un tiempo de iluminación: minutos a horas … Se divide en qE, qT y qI.
qE: high energy state quenching pH bajo en el lumen y formación de zeaxanthina Que pasa? Si alga vuelve a estar en oscuridad qE va a disminuir en cuestión de minutos
TODOS LOS PROFESOS QUE SE RELAJAN EN POCOS MINUTOS DESPUES DE ENTRAR EN OSCURIDAD REFLEJAN MECANISMOS DE
FOTOPROTECCION
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0
Fo
Fm
Fv
Ft
Fm’
Fo’
(qN)
(qP)F’v
Serodio et al., 2005LB LA Dark
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ETR = Tasa de Transferencia de Electrones (TTE) - mol electrones. m-2. s-1
kaETR PSII **_
3600**_
'
'
Eaa
F
FF
m
tmPSII
k = cte. que depende de la especie o grupo e indica la fracción de la luz absorbida que es direccionada para PSII (en comparación a PSI).
Diatomeas = 0.80 (80% de la Cla esta asociada a PSII)Clorofitas = 0.50Dinoflagelados = 0.80
3600*))().((700
400
_
dEaa inco
_
a= Luz absorbida (PFDa: Photon Flux Density)
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Unidades
ETR = mol electrones. m-2. s-1
PSII = mol separación de cargas. mol quanta-1
= mol. m-3. h-1
a(400-700 nm) = m-1
E (Irradiancia PAR) = mol quanta. m-2. s-1
_
a
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PB
PBmax
EkIrradiancia, E (PAR)
mg C. mg Chla. h-1
mg O2. mg Chla. h-1
mg C. mg Chla. h-1
mg O2. mg Chla. h-1
(mg C. mg Chla-1. h-1)(mol. m-2. s-1)-1
(mg O2. mg Chla-1. h-1)(mol. m-2. s-1)-1
CO2
O2
= B/ a
(mg C. mg Chla-1. h-1)(mol. m-2. s-1)-1
(mg O2. mg Chla-1. h-1)(mol. m-2. s-1)-1
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PB
PBmax
Ek
ETR
ETRmax
Irradiancia, E (PAR)
ETR = mmol electrones. m-2. s-1(mmol quanta. m-2. s-1)-1
ETR
ETRmax
Irradiancia, E (PAR)
ETRmax
ETR
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PPB (mg O2. m-2. s-1) = ETR x x 0.032
Como comparar?
son necesarias 4 separaciones de carga (electrones) para producir 1 molécula de O2:
= 0.25
PPB (mol O2. m-2. s-1) = ETR x
O2 = 0.25 PSII (Máximo valor teórico)
€
φPSII =Fm' − FtFm'
Porque comparar?
PPB (mg C. m-2.s-1) = ?
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En Gilbert et al, 2000
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Phyto-PAM
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F igura 24.- Deta lle de la un idad PH YTO-E D para el P HYTO -PA M
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Luz de medida: para determinar el nivel basal de fluorescencia de alga adaptada a oscuridad
Canal 1: 470 nmCanal 2: 520 nmCanal 3: 645 nmCanal 4: 665 nm
655 nm – hasta 2000 E.m-2.s-1 Luz Actínica
~ 0.3 E.m-2.s-1
Phyto-PAM
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Amphydinium carterii
0
10
20
30
40
50
60
0 200 400 600 800 1000
Irradiancia
ETR
470 520 645 665
Amphydinium carterii
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0 200 400 600 800 1000
Irradiancia
PSII
470 520 645 665
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Tetrasselmis suecica
5%
7%
76%
2%
1% 7%Chlorophyll_c1
Chlorophyllide_a
Neoxanthin
Violaxanthin
Zeaxanthin
Monovinyl_Chl_b
Chl_a Allomer
Chl_a Epimer
Pheophytin_a
b-Carotene
Amphydinium carterae
2%
63%
29%
2% 4%
Chlorophyll_c2
Peridinin
Diadinoxanthin
Diatoxanthin
b-Carotene
Chaetoceros muelleri
10%
7%1%
53%
12%
1%
7%
2%
1%
6%
Chlorophyll_c2
Chlorophyll_c1
Chlorophyllide_a
Fucoxanthin
Diadinoxanthin
Diatoxanthin
Chl_a Allomer
Chl_a Epimer
Pheophytin_a
b-Carotene
HPLCHPLC
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0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
400 450 500 550 600 650 700
Ch. muelleri A. carterae T. suecica
Coeficiente de Absorcion normalizadoCoeficiente de Absorcion normalizado
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0 200 400 600 800
0
20
40
60
80
0 200 400 600 800
0
20
40
60
80
0 200 400 600 800M ol q uan ta m -2 s -1
0
20
40
60
80
ET
R
Ch. muelleri
A. carterae
T. suecica
ETRmax = 45.9 = 0.16Ek = 287
ETRmax = 68.6 = 0.39Ek = 176
ETRmax = 68.1 = 0.51Ek = 133
El Phyto-PAM fue desarrollado inicialmente para diferenciar los principales grupos del fitoplancton presentes en la muestra con base en las diferencias entre los cuatro canales de emision.
En el caso de cultivos este aspecto es de menor importancia y mostraremos los resultados derivados del canal que fornece la respuesta de mayor intensidad.
Ch. muelleri y A. carterae - Canal 3 (650 nm)T. suecica - Canal 4 (665 nm)
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0 200 400 600 800M ol quanta m -2 s -1
0
4
8
12
16
mg
C (
mg
Chl
a)-1
h-1
PBmax = 12.42
= 0.099Ek = 167
PBmax = 7.2
= 0.074Ek = 97.3
PBmax = 3.29
= 0.019Ek = 125
Ch. muelleri
A. carterae
T. suecica
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0 200 400 600 800M ol quanta m -2 s -1
0
200
400
600
800
1000
Mol
O2 (
mg
Ch
la)-1
h-1
Ch. muelleri
A. carterae
T. suecica
PBmax = 21.53
= 0.46Ek = 46.8
PBmax = 122.9
= 7.35Ek = 16.7
PBmax = 772.3
= 20.59Ek = 37.59
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0
10
20
30
40
50
60
70
Ch. muelleri A. carterae T. suecica
ETRmax PBmax
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
Ch. muelleri A. carterae T. suecica
PAM C14
Relacion Inversa
Relacion Inversa?