RU2006132691A - Способ флуорометрического определения параметров фотосинтеза фотоавтотрофных организмов, устройство для его осуществления и измерительная камера - Google Patents

Claims (23)

1. Способ флуорометрического определения параметров фотосинтеза фотоавтотрофных организмов, включающий световое воздействие на образец пробы анализируемой среды импульсами возбуждающего света с энергией достаточной для возбуждения флуоресценции хлорофилла в образце и последующее измерение интенсивности флуоресценции, по которой определяют фотосинтетические параметры исследуемого объекта, отличающийся тем, что импульсы возбуждающего света имеют одинаковую амплитуду и изменяемую длительность, при этом характеристики флуоресценции хлорофилла измеряют при постоянной фоновой подсветке, имитирующей интенсивность облучения объекта в момент проведения исследований в естественных условиях, и после адаптации его в темноте, и по совокупности значений интенсивности флуоресценции определяют состояние фотосинтетического аппарата.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения интенсивности флуоресценции хлорофилла, при котором импульсы возбуждающего света не влияют на состояние фотосинтетического аппарата, длительность импульсов выбирают 1-5 мкс, а интервал между импульсами 50-100 мс.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что оценку относительного размера светособирающего комплекса пигментов фотосинтетических реакционных центров производят посредством подачи на объект импульса света с длительностью 100-200 мкс и измерения интенсивности флуоресценции хлорофилла не реже, чем через каждые 10 мкс от начала импульса света с последующим вычислением прироста интенсивности флуоресценции хлорофилла за время действия импульса.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для оценки скорости восстановления компонентов в акцепторной части фотосистемы 2 производят воздействие на объект последовательностью из трех групп импульсов света одинаковой амплитуды и длительностью в каждой группе соответственно 1-5 мкс, 100-200 мкс и 200-1000 мс при средней плотности мощности не менее 3000 Дж·м^-2·с^-1, измеряют кинетику изменения интенсивности флуоресценции под действием каждого из этих импульсов в отдельности, при этом интенсивность флуоресценции в ответ на длительность импульса 1-5 мкс соответствует величине интенсивности флуоресценции хлорофилла, при котором импульсы возбуждающего света не влияют на состояние фотосинтетического аппарата, по углу наклона начального участка индукционной кривой изменения интенсивности флуоресценции в ответ на импульс возбуждающего света длительностью 100-200 мкс определяют относительный размер светособирающего комплекса, а по углу наклона кривой изменения интенсивности флуоресценции в ответ на действие импульса света длительностью 200-1000 мс определяют относительный размер пула хинонов.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что максимальный уровень флуоресценции хлорофилла определяют путем подачи на образец импульса света длительностью 200-500 мс при плотности мощности облучения 3000 Дж·м^-2·с^-1.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения соотношения констант скоростей переноса электронов в цепи фотосинтетического электронного транспорта воздействуют на образец импульсом света 300-1000 мс, в течение его действия не реже, чем через 1 мс производят измерение интенсивности флуоресценции хлорофилла и по результатам измерений получают кинетики изменения флуоресценции (индукционные кривые).

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что по результатам измерения параметров флуоресценции строят математическую модель фотосинтетического аппарата, по которой судят о количественных признаках и константах реакций переноса электронов, не определяемых экспериментально.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерения параметров флуоресценции производят на одном образце путем последовательного переключения режимов возбуждающего импульса после проведения измерения каждого параметра, при этом среднюю длительность облучения в каждом последующем режиме выбирают выше, чем при предыдущем облучении.

9. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что его используют для определения фотосинтетических характеристик фитопланктона.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что отобранную пробу одновременно используют для определения вклада индивидуальных видов водорослей в продукционные характеристики фитопланктона, а также для определения гетерогенности популяций массовых видов водорослей.

11. Способ по п.11, отличающийся тем, что для определения вклада массовых видов водорослей в продукционные характеристики фитопланктона, из первоначально отобранной пробы выделяют второй образец анализируемой среды, который концентрируют, например, путем уплотнения при помощи фильтрации воды через ядерные фильтры, полученный концентрат распределяют в один слой, например в камере Нажотта, после чего путем визуальной оценки определяют видовой состав клеток фитопланктонных организмов.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что одновременно с оценкой видовой принадлежности популяций измеряют на каждой клетке параметры флуоресценции по любому из пп.1-9 и определяют распределение различных видов водорослей по эффективности процессов фотосинтеза и относительному содержанию пигментов в клетке.

13. Устройство для флуорометрического определения параметров фотосинтеза фотоавтотрофных организмов, включающее измерительную камеру, источник измерительного света, оптически сопряженный с измерительной камерой и выполненный с возможностью возбуждать флуоресценцию образца, модуль измерения флуоресценции образца и блок управления, подключенный к устройству регистрации и обработки данных (ЭВМ), источнику измерительного света и модулю измерения флуоресценции образца, отличающееся тем, что оно содержит, по крайней мере, один дополнительный оптически сопряженный с измерительной камерой источник света, таким образом, чтобы число источников света было четным, стабилизатор токов источников света, выходы которого подключены к электрическим входам источников света, а вход к блоку управления, и датчик естественной облученности, связанный через блок управления со стабилизатором токов источников света.

14. Устройство по п.14, отличающееся тем, что источники света выполнены одинаковыми с возможностью излучать измерительный, и/или насыщающий и/или действующий свет.

15. Устройство по п.11, отличающееся тем, что модуль измерения флуоресценции выполнен в виде подключенного к автономному высоковольтному источнику питания детектора флуоресценции, например фотоумножителя, соединенного через блок обработки сигнала и блок управления к устройству регистрации и обработки данных, например, персональному компьютеру.

16. Устройство по п.14, отличающееся тем, что блок обработки сигнала содержит, по крайней мере, один усилитель, связанный через синхронный детектор с аналого-цифровым преобразователем, выход которого подключен к блоку управления.

17. Устройство по п.17, отличающееся тем, что блок обработки сигнала выполнен в виде четырех последовательно соединенных операционных усилителей, выход каждого из которых через соответствующий синхронный детектор подключен к аналого-цифровому преобразователю, связанному с блоком управления.

18. Устройство по п.14, отличающееся тем, что в предпочтительном варианте оно содержит насос, коллектор, первый выход которого подсоединен к измерительной камере, а второй к системе концентрирования второго образца пробы среды, дополнительную измерительную камеру для измерения параметров флуоресценции индивидуальных клеток, микрофлуорометрическую приставку, состоящую из люминесцентного микроскопа с флуорометрической насадкой и светодиодный источник света, подключенный через стабилизатор тока источника света к блоку управления.

19. Устройство по п.19, отличающееся тем, что флуорометрическая насадка может быть выполнена в виде модуля измерения флуоресценции образца по п.16.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что в качестве дополнительной измерительной камеры используют камеру Нажотта.

21. Измерительная камера, содержащая корпус, источник света и детектор флуоресценции, размещенные в окнах корпуса, а также входной и выходной патрубки, выполненные с возможностью соответственно подачи в камеру и вывода из нее образца пробы исследуемой среды, отличающаяся тем, что она содержит по крайней мере один дополнительный источник света, расположенный диаметрально противоположно первому с возможностью поглощать свет от противоположно расположенного источника.

22. Измерительная камера по п.22, отличающаяся тем, что она содержит четное число источников света больше двух, которые расположены попарно диаметрально противоположно друг другу в одной плоскости перпендикулярной оси корпуса, при этом каждый источник света выполнен с возможностью поглощать свет от противоположно расположенного источника.

23. Измерительная камера по п.22, отличающаяся тем, что детектор флуоресценции представляет собой фотоумножитель, ось оптической системы которого совпадает с осью корпуса.