Kautsky-efekti

Kautsky-ilmiö (kutsutaan myös ohimeneväksi fluoresenssiksi , klorofylli-a fluoresenssin induktioksi tai fluoresenssin hajoamiseksi ) on muutos klorofyllin luminesenssissa, joka tapahtuu, kun kasvin lehti sopeutuu alustavasti pimeyteen. Tämän ilmiön löysivät H. Kautsky ja A. Hirsch vuonna 1931.

Kun fotosynteettiset solut, jotka ovat olleet pimeässä riittävän pitkään sopeutuakseen pimeään, altistetaan valolle, fluoresenssin intensiteetissä tapahtuu tyypillisesti sarja ei-monotonisia muutoksia, joita seuraa fotosynteettisen aktiivisuuden induktio. Fluoresenssisignaalin intensiteetti ensin kasvaa jyrkästi ja laskee sitten vähitellen.

Klorofyllin fluoresenssin intensiteetin riippuvuus ajasta valaistuksen alkamisen jälkeen tunnetaan induktiokäyränä tai klorofyllin fluoresenssin induktiokäyränä. Käyrä on herkkä muutoksille, joita tapahtuu fotosynteesilaitteistossa sopeutuessaan erilaisiin ympäristöolosuhteisiin, joten Kautsky-ilmiötä käytetään fotosynteesin tutkimuksessa .

Selitys

Jokainen klorofyllimolekyylin absorboima valon kvantti siirtää elektronin perustilasta virittyneeseen tilaan . Fotosynteesin aikana klorofyllimolekyyli siirtyy virittyneestä tilasta perustilaan ja pieni osa (3-5 % normaaleissa olosuhteissa) viritysenergiasta häviää punaisena klorofyllifluoresenssin muodossa . Klorofyllin fluoresenssin indikaattoritoiminto johtuu siitä, että fluoresoiva säteily on vaihtoehtoinen tapa hukata virittyneen elektronin energiaa, joka kuluu ensisijaisesti fotokemiallisiin reaktioihin tai hajoaa lämmön muodossa. Fluoresenssisaanto saavuttaa pääsääntöisesti huippunsa, kun fotokemia ja lämmöntuotto on maksimaalinen. Siksi fluoresenssisaatojen muutokset heijastavat muutoksia fotokemiallisessa tehokkuudessa ja lämmön hajauttamisessa.

Kun näytettä (levän lehtiä tai suspensiota) säteilytetään valolla, fluoresenssin intensiteetti kasvaa tasaisesti mikro- tai millisekunnin alueella. Tyypillisesti huippu tapahtuu 300-500 millisekunnin kohdalla. Muutaman sekunnin kuluttua intensiteetti laskee ja saavuttaa tasannen. Alkuperäinen fluoresenssin nousu johtuu yleensä fotosysteemin II (PSII) reaktiokeskuksen kyllästymisestä. Pitkäaikaisen pimeyden mukautumisesta johtuen fotosynteettinen laite ei pysty selviytymään valovirrasta, ja erityisen klorofylliparin P 700 viritetyt elektronit sen sijaan, että ne kuljetettaisiin ulkoisille kantajille, palaavat takaisin vapautuen viritysenergiasta, joka säteilee tavallisesti fotosysteemi II :n valoa keräävien kompleksien fluoresenssin muodossa . Siten valokemiallinen sammutus lisääntyy valotusajan myötä alkuperäisen altistusjakson aikana, samoin kuin vastaava lisäys fluoresenssin intensiteetissä. Fluoresenssin intensiteetin hidas aleneminen myöhemmillä aikaväleillä johtuu muun muassa ei-fotokemiallisen sammutuksen aktivoinnista  , joka on fotosynteettisten organismien puolustusmekanismi, joka on välttämätön liiallisen valaistuksen haitallisten vaikutusten poistamiseksi.

Kirjallisuus