أهمية الأصباغ في التمثيل الضوئي

الأصباغ هي مركبات كيميائية ملونة تعكس الضوء ذي الطول الموجي المحدد وتمتص أطوال موجية أخرى. تحتوي الأوراق والأزهار والمرجان وجلود الحيوانات على أصباغ تمنحها اللون. التمثيل الضوئي هو عملية تحدث في النباتات ويمكن تعريفها على أنها تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية. إنها عملية تنتج بها النباتات الخضراء الكربوهيدرات من ثاني أكسيد الكربون والماء بمساعدة الكلوروفيل (صبغة خضراء في النباتات) في وجود الطاقة الضوئية.

يظهر الكلوروفيل أ أخضر اللون. يمتص الضوء الأزرق والأحمر ويعكس الضوء الأخضر. إنه أكثر أنواع الصباغ وفرة في الأوراق وبالتالي فهو أهم نوع من الصباغ في البلاستيدات الخضراء. على المستوى الجزيئي لها حلقة بورفيرين تمتص الطاقة الضوئية.

الكلوروفيل ب أقل وفرة من الكلوروفيل أ ولكن لديه القدرة على امتصاص طول موجي أوسع من الطاقة الضوئية.

لا يوجد الكلوروفيل ج في النباتات ولكنه موجود في بعض الكائنات الحية الدقيقة القادرة على إجراء عملية التمثيل الضوئي.

توجد أصباغ كاروتينويد في العديد من الكائنات الحية الضوئية ، وكذلك في النباتات. تمتص الضوء بين 460 و 550 نانومتر وبالتالي تظهر باللون البرتقالي والأحمر والأصفر. تم العثور على Phycobillin ، وهو صبغة قابلة للذوبان في الماء ، في البلاستيدات الخضراء.

تكمن أهمية الصباغ في عملية التمثيل الضوئي في أنه يساعد على امتصاص الطاقة من الضوء. تدور الإلكترونات الحرة على المستوى الجزيئي في التركيب الكيميائي لهذه الأصباغ الضوئية عند مستويات طاقة معينة. عندما تسقط الطاقة الضوئية (فوتونات الضوء) على هذه الأصباغ ، تمتص الإلكترونات هذه الطاقة وتقفز إلى مستوى الطاقة التالي. لا يمكنهم الاستمرار في البقاء في مستوى الطاقة هذا ، حيث إنها ليست حالة الاستقرار لهذه الإلكترونات ، لذلك يجب عليهم تبديد هذه الطاقة والعودة إلى مستوى طاقتهم المستقر. أثناء عملية التمثيل الضوئي ، تنقل هذه الإلكترونات عالية الطاقة طاقتها إلى جزيئات أخرى ، أو تنتقل هذه الإلكترونات نفسها إلى جزيئات أخرى. ومن ثم ، فإنها تطلق الطاقة التي استولت عليها من الضوء. ثم يتم استخدام هذه الطاقة بواسطة جزيئات أخرى لتكوين السكر والمواد المغذية الأخرى باستخدام ثاني أكسيد الكربون والماء.

في حالة مثالية ، يجب أن تكون الأصباغ قادرة على امتصاص الطاقة الضوئية بطول الموجة بأكمله ، بحيث يمكن امتصاص الطاقة القصوى. للقيام بذلك ، يجب أن تظهر باللون الأسود ، لكن الكلوروفيل يكون في الواقع أخضر أو ​​بني اللون ويمتص أطوال موجات الضوء في الطيف المرئي. إذا بدأ الصباغ في امتصاص الطول الموجي بعيدًا عن طيف الضوء المرئي ، مثل الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة تحت الحمراء ، فقد تكتسب الإلكترونات الحرة الكثير من الطاقة لدرجة أنها إما ستخرج من مدارها أو قد تبدد الطاقة قريبًا على شكل حرارة ، مما يؤدي إلى إتلاف الصبغة الجزيئات. لذلك فإن قدرة الصباغ على امتصاص طاقة الطول الموجي المرئي هي المهمة لحدوث عملية التمثيل الضوئي.