La fluorescencia es un fenómeno
foto-físico de las moléculas de clorofila que permite estudiar la función del
fotosistema II (PSII) durante el transporte electrónico en la fotosíntesis y la
sensibilidad del PSII al daño que puede sufrir por efecto de diferentes
estreses, y las consecuencias que esto tiene en el proceso global de la
fotosíntesis
Por tanto, la fluorescencia de
clorofilas es una técnica muy útil que permite hacer un seguimiento al proceso
de fotosíntesis en general. Se emplea en diferentes estudios:
§
Fisiología de la fotosíntesis
§
Ecofisiología
§
Biología Marina y Acuática
§
Horticultura
§
Agricultura
§
Fisiología de Post-cosecha
§
Mejora Vegetal
§
Genética
¿Qué es la fluorescencia?
Los electrones que forman parte de un
átomo o una molécula tienden a permanecer en un estado de menor energía (estado
fundamental). Si un átomo absorbe un fotón con suficiente energía, un electrón
puede saltar a un orbital de mayor energía. Este estado de mayor energía es más
reactivo que el estado fundamental y puede participar en reacciones químicas
que son imposibles para el estado fundamental. Esto es muy
importante para la fotosíntesis. Incluso en ausencia de reacciones, el
estado excitado es inestable y puede volver a su estado fundamental por
diferentes vías, incluido la emisión de un fotón. El fotón emitido es la
fluorescencia.
La energía luminosa absorbida por las moléculas
de clorofila en la hoja tiene tres posibles destinos: La mayor parte se va a
usar en fotosíntesis (energía fotoquímica). Una pequeña parte de la energía, la
que no puede emplearse en fotosíntesis, se disipa en forma de calor o bien
puede ser re-emitida como luz (en forma de fluorescencia) con el fin de que el
exceso de energía no dañe a los fotosistemas. La cantidad de energía emitida
como fluorescencia es muy pequeña (1-2% del total de luz absorbida).
En condiciones normales, la fotosíntesis predomina sobre los
otros procesos, pero en condiciones de estrés, la planta no puede trabajar a
pleno rendimiento y el exceso de energía debe disiparse. Como consecuencia, los
procesos no fotoquímicos aumentan.
Para
un análisis de fluorescencia es conveniente adaptar a la planta a condiciones
de oscuridad durante unos 10-15 minutos.
Cuando una hoja se transfiere desde la oscuridad a la luz, los
centros de reacción del PSII se van cerrando progresivamente. Esto da lugar a
un aumento en el rendimiento de la fluorescencia de las clorofilas. A partir de
este momento, los niveles de fluorescencia disminuyen de nuevo. Este fenómeno
se conoce como quenching y se explica de dos maneras: Primero, se produce
un incremento en la tasa de transporte de electrones fuera del PSII. Esto es
debido a la activación mediada por luz de los enzimas implicados en el
metabolismo del carbono y en la apertura de los estomas. Este tipo de quenching
se denomina “quenching fotoquímico”. Al mismo tiempo, se produce un aumento de
la eficiencia en la que la energía se convierte en calor. Este último proceso
se denomina “quenching no fotoquímico” (NPQ).
Para
el análisis de la fluorescencia de clorofilas se han definido y calculado
diferentes coeficientes para cuantificar el quenching fotoquímico y no
fotoquímico. Para los procesos fotoquímicos, el parámetro más útil para medir
la eficiencia del PSII es el rendimiento cuántico del PSII (ØPSII o
Y(II)), que mide la proporción de luz absorbida por la clorofila asociada al
PSII que es usada en procesos fotoquímicos. Otro parámetro ampliamente
usado es el quenching fotoquímico (qP). Aunque es muy similar al ØPSII ,
el significado del qP es algo diferente. En este caso, el qP hace referencia a
la proporción de centros de reacción del PSII que están abiertos. ØPSII y
qP están interrelacionados con un tercer parámetro, Fv/Fm, que mide la
eficiencia del PSII, es decir, mide el rendimiento cuántico si todos los
centros de reacción del PSII estuviesen abiertos.
Los
procesos no fotoquímicos (NPQ) están relacionados con la disipación de calor, y
su escala varía desde 0 hasta el infinito. El NPQ tiene varios componentes,
pero el más importante es el denominado qN (coeficiente del quenching no
fotoquímico). Este parámetro varía en una escala desde 0 a 1 y está relacionado
con la disipación de calor mediante el ciclo de las xantofilas. NPQ y qN son
indicadores de estrés y han demostrado ser parámetros muy sensibles para la
detección temprana de condiciones de estrés mediante imagen de fluorescencia.
En este sentido se pueden usar para valorar situaciones de estrés abiótico como
biótico, pudiendo analizar el efecto de estreses ambientales en el cloroplasto,
incluso antes de que se observen señales de síntomas en las hojas
En el siguiente enlace puedes descargar la práctica.
No hay comentarios:
Publicar un comentario