BASES TEORICAS USO DE PAM

Fotosíntesis(~ 80%)

Calor(17 – 18%)

Fluorescencia(1 – 2%)

Luz(100%)

Back 1

Back 2

En

hv

QA

P680

e-

Fo

C.R. Abierto

QA-

P680

Fm

C.R. Cerrado

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

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

FFF

FF

FFF

0

0

maximoefectivo

'

'

'm

tm

m FFF

FF

m

m

m

v

mv

FFF

FF

FFF

0

0

optimo

efectivo'

'

'm

tm

m FFF

FF

Amortiguamiento No-Fotoquímico)()(

0

'

FFFFqN

m

mm

Amortiguamiento Fotoquímico)()(''

'

om

tm

FFFFqP

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

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 !!!)

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

0Fo

Fm

Fv

Ft

Fm’

Fo’

(qN)

(qP)F’v

Serodio et al., 2005LB LA Dark

ETR = Tasa de Transferencia de Electrones (TTE) - mol electrones. m-2. s-1

kaETR PSII **_

3600**_

'

'

Eaa

FFF

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)

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

P B

P Bmax

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

CO2O2

= 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

P B

P Bmax

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

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) = ?

En Gilbert et al, 2000

Phyto-PAM

F igura 24.- Detalle de la un idad PH YTO-E D para el PH YTO -PA M

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

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

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

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

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 uanta m -2 s -1

0

20

40

60

80

ETR

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)

0 200 400 600 800M ol quanta m -2 s -1

0

4

8

12

16

mg

C (m

g C

hla)

-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

0 200 400 600 800M ol quanta m -2 s -1

0

200

400

600

800

1000

Mol

O2 (

mg

Chl

a)-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

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?