葉綠素熒光

葉綠素熒光是葉綠素分子在從激發(fā)狀態(tài)返回到非激發(fā)狀態(tài)期間重新發(fā)射的光。它被用作植物、藻類和細菌中光合能量轉換的指標。激發(fā)的葉綠素通過驅動光合作用（光化學能量轉換）、非光化學猝滅中的熱量或通過發(fā)射作為熒光輻射來消散吸收的光能。由于這些過程是互補的過程，因此葉綠素熒光分析是植物研究中具有廣泛應用的重要工具。

光照適應黑暗的葉子后，光系統(tǒng) II (PSII) 發(fā)出的熒光迅速上升，然后緩慢下降。由考茨基等人于 1932 年觀察到，這稱為考茨基效應。葉綠素熒光上升的這種可變上升是由于光系統(tǒng) II。[3]來自光系統(tǒng) I 的熒光不是可變的，而是恒定的。

熒光的增加是由于 PSII反應中心處于“封閉”或化學還原狀態(tài)。當無法接受更多電子時，反應中心“關閉”。這發(fā)生在電子受體PSII 的下游尚未將其電子傳遞給隨后的電子載體，因此無法接受另一個電子。封閉的反應中心降低了整體光化學效率，因此增加了熒光水平。將一片葉子從黑暗轉移到光明會增加封閉的 PSII 反應中心的比例，因此熒光水平會增加 1-2 秒。隨后，熒光會在幾分鐘內(nèi)降低。這是因為; 1. 更多的“光化學猝滅”，由于參與碳固定的酶，電子從 PSII 中轉移出去；2.更多的“非光化學猝滅”，其中更多的能量轉化為熱能。

任何含有葉綠素的東西——陸地上的綠色植物、海藻和水下珊瑚中的共生藻類——都會發(fā)出特有的深紅色熒光。葉綠素能夠捕捉光線并將其轉化為用于光合作用的化學能，它在這方面做得很好，但并不完美。一些入射光總是以熒光的形式逸出——不是很多，大約 1%，但足以在適當?shù)恼彰飨驴吹胶团恼铡Ｏ旅娴恼掌@示了植物的一部分在白光和熒光下。在正常光照下，尺蠖能很好地偽裝成植物的綠色，但它會發(fā)出綠色熒光，在葉綠素的紅色熒光下像拇指酸痛一樣突出。

錦葵上的尺蠖熒光

下一張照片顯示了背景中有藻類的珊瑚，用白光閃光和熒光拍攝了相同的場景。白光照片中珊瑚中的棕色來自共生藻類。在熒光照片中，亮綠色來自珊瑚組織中的熒光蛋白，而紅色來自共生體中的葉綠素。珊瑚周圍的藻類也發(fā)出紅色熒光。

白光下的珊瑚和藻類

熒光觀察手電筒XITE-RB照射下珊瑚和藻類的熒光

植物中的葉綠素熒光具有讓您發(fā)揮巧妙攝影技巧的特性。當植物處于黑暗中時，光合作用機制就會關閉。當植物暴露在光線下時，發(fā)生光合作用的反應中心開始發(fā)揮作用。由于的反應中心都開始準備進行光化學，因此它們使用大部分捕獲的光，而很少以熒光的形式出現(xiàn)。這稱為光化學猝滅. 隨著反應中心變得飽和，熒光增加，在大約 0.5 – 1 秒的跨度內(nèi)上升到zui大值。在此之后，熒光緩慢下降，直到達到穩(wěn)定狀態(tài)。這種下降歸因于光化學（激活后光合作用過程效率的提高）和非光化學（保護植物免受過度光照的其他過程）效應。葉綠素熒光的這種行為稱為考茨基效應，以漢斯·考茨基博士的名字命名，他于 1931 年描述了這種現(xiàn)象。這種效應也稱為熒光瞬態(tài)、熒光誘導或熒光衰減。

我們使用考茨基效應拍攝回形針的圖像。

首先，我們在葉子上放一個回形針。我們關了燈幾分鐘，讓光合作用停止，然后重新打開。我們等了大約 10-15 秒，讓植物暴露部分的熒光經(jīng)歷考茨基效應的快速上升和緩慢下降。然后我們?nèi)∠禄匦吾槻⒃跓晒馓幱诟邚姸入A段時快速拍攝熒光照片。來自被覆蓋區(qū)域的這種更明亮的發(fā)射產(chǎn)生了回形針的完美發(fā)光殘像。

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