Пигментите са цветни химични съединения, които отразяват светлината с определена дължина на вълната и абсорбират други дължини на вълната. Листата, цветята, коралите и животинските кожи съдържат пигменти, които им придават цвят. Фотосинтезата е процес, протичащ в растенията и може да се определи като превръщане на светлинната енергия в химическа енергия. Това е процес, при който зелените растения произвеждат въглехидрати от въглероден диоксид и вода с помощта на хлорофил (зелен пигмент в растенията) в присъствието на светлинна енергия.
Хлорофил а
Хлорофилът а изглежда зелен на цвят. Той абсорбира синя и червена светлина и отразява зелена светлина. Това е най-разпространеният вид пигмент в листата и следователно най-важният вид пигмент в хлоропласта. На молекулярно ниво има порфиринов пръстен, който абсорбира светлинната енергия.
Хлорофил b
Хлорофилът b е по-малко в изобилие от хлорофила а, но има способността да абсорбира по-широка дължина на вълната на светлинната енергия.
Хлорофил c
Хлорофил с не се среща в растенията, но се намира в някои микроорганизми, способни да извършват фотосинтеза.
Каротеноид и фикобилин
Каротеноидните пигменти се намират в много фотосинтетични организми, както и в растенията. Те поглъщат светлина между 460 и 550 nm и следователно изглеждат оранжеви, червени и жълти. В хлоропласта се намира фикобилин, водоразтворим пигмент.
Механизъм на енергийните трансфери
Важността на пигмента при фотосинтезата е, че той помага да се абсорбира енергията от светлината. Свободните електрони на молекулярно ниво в химическата структура на тези фотосинтетични пигменти се въртят при определени енергийни нива. Когато светлинната енергия (фотони на светлината) попадне върху тези пигменти, електроните абсорбират тази енергия и скачат до следващото енергийно ниво. Те не могат да продължат да остават на това енергийно ниво, тъй като това не е състоянието на стабилност за тези електрони, така че те трябва да разсеят тази енергия и да се върнат на стабилното си енергийно ниво. По време на фотосинтезата тези високоенергийни електрони прехвърлят енергията си към други молекули, или самите тези електрони се прехвърлят към други молекули. Следователно те освобождават енергията, която са уловили от светлината. След това тази енергия се използва от други молекули за образуване на захар и други хранителни вещества чрез използване на въглероден диоксид и вода.
Факти
В идеална ситуация пигментите трябва да могат да абсорбират светлинната енергия с цялата дължина на вълната, така че да може да се абсорбира максималната енергия. За целта те трябва да изглеждат черни, но хлорофилите всъщност са зелени или кафяви на цвят и абсорбират дължините на светлинните вълни във видимия спектър. Ако пигментът започне да абсорбира дължината на вълната далеч от видимия светлинен спектър, като ултравиолетови или инфрачервени лъчи, свободните електрони могат да получат толкова много енергия, че те или ще бъдат изхвърлени от орбитата си, или скоро могат да разсеят енергията под формата на топлина, като по този начин увреждат пигмента молекули. Така че именно видимата способност на пигмента да поглъща енергията е важна за фотосинтезата.