Pigmendid on värvilised keemilised ühendid, mis peegeldavad kindla lainepikkusega valgust ja neelavad teisi lainepikkusi. Lehed, lilled, korallid ja loomanahad sisaldavad pigmente, mis annavad neile värvi. Fotosüntees on taimedes toimuv protsess, mida saab määratleda kui valgusenergia muundamist keemiliseks energiaks. See on protsess, mille käigus rohelised taimed toodavad klorofülli (taimedes roheline pigment) abil valguse energia juuresolekul süsinikdioksiidist ja veest süsivesikuid.
Klorofüll a
Klorofüll a värvus on roheline. See neelab sinist ja punast valgust ning peegeldab rohelist valgust. See on lehtedes kõige levinum pigmenditüüp ja seega kõige olulisem kloroplasti pigment. Molekulaarsel tasemel on sellel porfüriinitsükkel, mis neelab valguse energiat.
Klorofüll b
Klorofülli b on vähem levinud kui klorofülli a, kuid tal on võime neelata valgusenergia laiemat lainepikkust.
Klorofüll c
Klorofülli c ei leidu taimedes, kuid seda leidub mõnes mikroorganismis, mis on võimeline läbi viima fotosünteesi.
Karotenoid ja fükobilliin
Karotenoidpigmente leidub paljudes fotosünteetilistes organismides, samuti taimedes. Nad neelavad valgust vahemikus 460–550 nm ja tunduvad seega oranžid, punased ja kollased. Kloroplastis leidub vees lahustuvat pigmentfükobilliini.
Energiaülekannete mehhanism
Pigmendi tähtsus fotosünteesis on see, et see aitab valguse energiat neelata. Nende fotosünteetiliste pigmentide keemilises struktuuris molekulaarsel tasandil olevad vabad elektronid pöörlevad teatud energiatasemetel. Kui nendele pigmentidele langeb valgusenergia (valguse footonid), neelavad elektronid selle energia ja hüppavad järgmisele energiatasemele. Nad ei saa jätkata selle energiataseme püsimist, kuna see pole nende elektronide stabiilsuse seisund, seega peavad nad selle energia hajutama ja oma stabiilsele energiatasemele tagasi jõudma. Fotosünteesi käigus kannavad need suure energiaga elektronid oma energiat teistele molekulidele või need elektronid ise kanduvad teistesse molekulidesse. Seega vabastavad nad valgusest kinnipüüdud energia. Seejärel kasutavad seda energiat teised molekulid suhkru ja muude toitainete moodustamiseks, kasutades süsinikdioksiidi ja vett.
Faktid
Ideaalses olukorras peavad pigmendid olema võimelised neelama valguse energiat kogu lainepikkusel, nii et maksimaalne energia saaks neelduda. Selleks peaksid need olema mustad, kuid klorofüllid on tegelikult rohelise või pruuni värvusega ja neelavad valguse lainepikkusi nähtavas spektris. Kui pigment hakkab neelama lainepikkust nähtavast valguspektrist, näiteks ultraviolett- või infrapunakiirtest eemale, võivad vabad elektronid nii palju energiat, et nad kas löövad orbiidilt ära või võivad peagi energiat soojuse kujul hajutada, kahjustades seeläbi pigmenti molekulid. Seega on fotosünteesi toimumiseks oluline pigmendi nähtav lainepikkuse energiat neelav võime.
