Non-photochemical quenching (NPQ) is het mechanisme dat planten en algen gebruiken om zichzelf te beschermen tegen de nadelige effecten van hoge lichtintensiteit. Het proces omvat het neutraliseren van de aangeslagen singlettoestand van chlorofyl door conversie naar (stralingsloze) warmte. NPQ komt voor in vrijwel alle fotosynthetische eukaryoten (algen en planten) en reguleert de fotosynthese wanneer overmatige absorptie van lichtenergie de capaciteit overschrijdt. miniatuur| Koolstoffixatie (rode lijn) neigt tot verzadiging bij hoge lichtintensiteiten, terwijl lichtabsorptie (blauwe lijn) lineair toeneemt miniatuur| De relatie tussen instraling en koolstoffixatie voor een monocultuur van het plankton Woloszynskia halophila bij verschillende pH-waarden Wanneer een chlorofylmolecuul licht absorbeert, wordt het vanuit de grondtoestand naar de eerste aangeslagen singlettoestand gebracht. Deze energetische staat ontspant op drie mogelijke manieren:
Förster-resonantie-energieoverdracht (FRET): De energie wordt doorgegeven aan een ander chlorofylmolecuul. Zo wordt de excitatie overgedragen naar de reactiecentra waar de energie wordt gebruikt voor fotolyse (fotochemische quenching). NPQ: De aangeslagen toestand converteert naar warmte door trilling af te geven. Fluorescentie: De aangeslagen toestand ontspant door het uitzenden van een foton.
Bij hogere planten neemt de lichtabsorptie toe naarmate de lichtintensiteit toeneemt, terwijl de capaciteit voor fotosynthese de neiging heeft te verzadigen. Er bestaat dus de mogelijkheid dat de light-harvesting complexen overtollige lichtenergie gaan absorberen. Deze overtollige excitatie-energie leidt tot een toename van de levensduur van het aangeslagen singlet-chlorofyl, waardoor de kans op triplet-chlorofyl toeneemt. Tripletchlorofyl is een sterke fotosensibilisator van zuurstof. Hierbij wordt singletzuurstof gevormd die oxidatieve stress veroorzaakt aan de pigmenten, lipiden en eiwitten in het thylakoïdmembraan.
NPQ gaat dit probleem tegen en zet de overtollige excitatie-energie om naar warmte. Hierbij ontstaan veranderingen in de pigmentinteracties, waardoor 'energie traps' ontstaan. NPQ is een gevolg van een combinatie van:
de transmembraan thylakoïde protongradiënt (lumen-stroma) de fotosysteem II subeenheid S (PsbS) de xanthofylcyclus (LHCII)
Meting van NPQ Non-photochemical quenching wordt gemeten aan de hand van de neutralisatie van chlorofylfluorescentie. NPQ wordt niet beïnvloed als de lichtpuls kort is. Tijdens deze puls bereikt de fluorescentie het niveau dat wordt bereikt in afwezigheid van fotochemische quenching, bekend als maximale fluorescentie. .
Zie ook
Video-presentatie NPQ
Categorie:Fotosynthese