Thermoluminescence (TL) – это метод изучения структуры энергетических уровней в фотосистеме II (PSII). При освещении в реакционных центрах PSII происходит разделение зарядов с накоплением радикальных пар, аккумулирующих энергию поглощённого света. При нагревании эти радикальные пары рекомбинируют с испусканием света, формируя характерную кривую термолюминесценции (TL glow curve). Температура пика и форма кривой отражают энергетическую стабильность соответствующих радикальных пар и особенности функционирования центров PSII.
В высокотемпературном диапазоне (HT TL) термолюминесценция может быть связана с накоплением продуктов перекисного окисления липидов и служить эффективным индикатором окислительного стресса.
Области применения
- Реакционный центр фотосистемы II: изучение накопления зарядов, стабильности S-состояний, функция O₂-выделяющего комплекса.
- Редокс-состояние акцепторов: влияние стресса, ингибиторов и др.
- Термоустойчивость и адаптация: термофильные/хладоустойчивые организмы, стрессовые факторы.
- Оценка PSII мутаций: выявление функциональных изменений на уровне TL-пиков.
- Высокотемпературная TL: контроль уровня перекисного окисления липидов (окислительный стресс).
Объекты исследования
- Взвеси водорослей и цианобактерий
- Листовые диски растений
- Препараты PSII, тилакоидные мембраны
- Лишайники, фотосинтезирующие бактерии
Принцип работы
- Зарядовые пары образуются при освещении PSII.
- Накопление радикальных пар при пониженной температуре.
- Нагрев образца → рекомбинация радикалов → испускание фотонов.
- Кривая термолюминесценции (glow curve) регистрируется детектором (ФЭУ).
Две модели: TL 6000/ST и TL 6000/ET
1. Thermoluminescence TL 6000/ST
- Диапазон температур: от -25 до +70 °C
- Скорость нагрева: до 1.5 °C/с
- Терморегуляция: элемент Пельтье + водяное охлаждение
- Подходит для изучения пиков Q, A, B1, B2, C, AG
2. Thermoluminescence TL 6000/ET
- Диапазон температур: от -100 до +200 °C
- Скорость нагрева: до 1.8 °C/с
- Терморегуляция: жидкий азот + электросопротивление (resistance heater)
- Подходит для пиков Z1, Q, A, B1, B2, C, AG и липидных TLC-пиков
Аппаратные характеристики
Терморегуляция:
- ST-модель: Пельтье + охлаждение водой
- ET-модель: жидкий азот + нагрев
Перегрузочная защита от перегрева
Освещение (LED):
- Длина волны – 623 нм
- Насыщающий импульс: до 300000 мкмоль(фотон)·м⁻²·с⁻¹
- Актиничный свет: до 2000 мкмоль(фотон)·м⁻²·с⁻¹
Детектор:
- ФЭУ (фотопомножитель) с настраиваемой чувствительностью
- Диапазон 300–900 нм
- Минимальное время сэмплирования: 100 мс
- Защита от внешнего света
Диск для образца:
- Материал: медь с золотым покрытием
- Диаметр: 14 мм (TL 6000/ST), 22 мм (TL 6000/ET)
- Примеры образцов: суспензии водорослей/цианобактерий, листовые сегменты
ПО (FluorWin 3.7):
- Предопределённые протоколы и пользовательские (скрипты)
- RS232/USB связь
- Сбор и визуализация данных
Габариты:
- Блок управления: 365×275×150 мм
- Измерительный блок: 310×200×200 мм
Электрика: 90–240 VAC, 50–60 Гц
Программное обеспечение и протоколы
FluorWin 3.7:
- Простая настройка протоколов (wizard).
- Можно создавать пользовательские временные профили нагрева, импульсы света.
- Отображение и экспорт полученных термолюминесцентных кривых.
Набор протоколов:
- Ручная регулировка температуры (изотермические измерения).
- Линейный нагрев (до определённой скорости).
- Пользовательская комбинация нас.импульсов, актиничного света.
Примеры исследований
- Исследование PSII: измерение пиков Q, B (показывают стабильность О₂-выделяющего комплекса).
- Окислительный стресс: определение высокотемпературного TL (lipid peroxidation).
- Акклимация к холоду или жаре.
- Устойчивость к гербицидам (зависимость TL пиков).
- Анализ функциональных мутаций в PSII.
Thermoluminescence TL 6000/ST и TL 6000/ET — высокочувствительные приборы, позволяющие глубже понять механизмы энергетических процессов в фотосистеме II и оценить окислительный стресс. Благодаря широким диапазонам температур, гибкой настройке нагревательных протоколов и возможности работы с разными типами образцов (водоросли, листья, PSII-препараты), данные приборы стали незаменимыми инструментами для фундаментальных и прикладных исследований фотосинтеза, стрессовой физиологии и биохимии.