Fluorescence chlorofylu a její využití
Když chlorofyl ve fotosystému II absorbuje světlo, energie se dělí třemi konkurenčními cestami:
- Fotochemické reakce: transport elektronů a uložení energie.
- Teplo: přeměna části energie na teplo.
- Fluorescence: vyzáření ve formě fluorescence.
Když fotosyntéza běží, fluorescence je nízká. Pokud je transport elektronů zablokován nebo poškozen, fluorescence stoupá. Genty, Briantais a Baker (1989) ukázali, že rozdíl mezi maximální a ustálenou fluorescencí, dělený maximální fluorescencí, odpovídá kvantovému výtěžku transportu elektronů ve fotosystému II. Parametr je pojmenován po Gentym.
Měření aktivity v přístrojích bbe Moldaenke
Přístroje bbe měří fluorescenci ve dvou různých stavech. Hodnota F0 se získává při slabém měřicím světle, kdy je řetězec transportu elektronů otevřený a fluorescence je nejnižší. Hodnota FM se měří po nasycení silným světelným pulzem, kdy jsou reakční centra uzavřena a fluorescence dosahuje maxima. V přístroji AlgaeLabAnalyser se toto nasycení provádí laserovým pulzem.
Z těchto dvou hodnot se počítá aktivita neboli Gentyho parametr:
\[ \text{Aktivita}\ [\%] = 100 \times \frac{F_M - F_0}{F_M} \]
Výpočet vyjadřuje podíl absorbované světelné energie využité fotochemicky. U zdravých řas je zřetelný rozdíl mezi F0 a FM. U mrtvých řas se obě hodnoty rovnají a aktivita je nulová.
Hodnota FM se určuje přímo uvnitř přístroje z průběhu měření a surová data se neukládají. Aktivita se tak musí měřit přímo, nelze ji vypočítat zpětně z uložených dat.
Různé přístroje se zároveň liší v tom, zda korigují fluorescenci pozadí. Z toho důvodu by se hodnoty aktivity z různých typů přístrojů neměly porovnávat přímo.
Specifika jednotlivých skupin fytoplanktonu
Maximum aktivity nedosahuje 100 % a liší se podle skupiny. Sinice dosahují jen přibližně 20–30 % (mají jednodušší fotosystém bez chloroplastů a odlišný anténní komplex). U zelených řas jsou hodnoty značně vyšší. Skrytěnky jsou naopak citlivé na vysokou intenzitu světla a měření aktivity u nich nefunguje dobře.
Doporučujeme proto sledovat spíše aktivitu jednotlivých skupin řas než průměr celého vzorku a hodnoty porovnávat se stejným vzorkem před zásahem, nikoli s pevnou prahovou hodnotou.
Zablokovaný řetězec transportu elektronů navíc zvyšuje fluorescenci, ze které se počítá chlorofyl. Nízká aktivita určité skupiny proto indikuje, že je její koncentrace chlorofylu nadhodnocená a méně spolehlivá.
V přístroji Algae Toximeter II se aktivita využívá k monitoringu vitality testovací kultury řas.
Aktivita po ošetření UV zářením a ultrazvukem
Po ošetření vody ultrazvukem (sonikací) nebo UV zářením aktivita obvykle neklesá na nulu. Podle bbe Moldaenke to má dva důvody:
- Zbytky z narušených buněk: Z rozrušených buněk zůstávají fragmenty chloroplastů, tylakoidní membrány a volný chlorofyl. Ty fluoreskují bez fotochemického zhášení a přidávají konstantní signál k hodnotě F0. Aktivita klesá, ale neklesne na nulu, dokud zůstávají zachovány intaktní buňky.
- Odolnost buněčných stěn: Zelené řasy chrání celulóza, rozsivky křemité schránky a sinice vícevrstevné obaly. Zasažení každé buňky proto vyžaduje vysoké dávky.
Data bbe Moldaenke z měření směsi řas vystavené UV záření na přístroji AlgaeLabAnalyser ukazují, že jeden den po ošetření klesla aktivita z 52–54 % v kontrole na 28–31 % při základní dávce a na 6–11 % při čtyřnásobné dávce. Po 20 dnech růstu ošetřené vzorky prakticky nerostly, zatímco kontrola ano. Podle našeho čtení těchto dat má pro zodpovězení otázky, zda zásah řasy usmrtil, smysl doplnit aktivitu opakovaným měřením po určité době růstu.
Zdroj: Genty B., Briantais J.-M., Baker N. R. (1989): The relationship between the quantum yield of photosynthetic electron transport and quenching of chlorophyll fluorescence. Biochimica et Biophysica Acta 990, 87–92.
- AlgaeLabAnalyser — laboratorní analyzátor řas v katalogu Ekotechnika →
- Algae Toximeter II — on-line monitor toxicity vody v katalogu Ekotechnika →
Máte-li k měření další dotazy, kontaktujte nás – v případě odborných otázek Vás můžeme spojit přímo se specialisty bbe Moldaenke.