Pigmenttien merkitys fotosynteesissä

Pigmentit ovat värikkäitä kemiallisia yhdisteitä, jotka heijastavat tietyn aallonpituuden valoa ja absorboivat muita aallonpituuksia. Lehdet, kukat, korallit ja eläinten nahat sisältävät pigmenttejä, jotka antavat heille väriä. Fotosynteesi on kasveissa tapahtuva prosessi, joka voidaan määritellä valoenergian muuntumiseksi kemialliseksi energiaksi. Se on prosessi, jossa vihreät kasvit tuottavat hiilihydraatteja hiilidioksidista ja vedestä klorofyllin (kasvien vihreän pigmentin) avulla valoenergian läsnä ollessa.

Klorofylli a näyttää väriltään vihreältä. Se absorboi sinistä ja punaista valoa ja heijastaa vihreää valoa. Se on lehdissä yleisin pigmenttityyppi ja siten tärkein kloroplastin pigmenttityyppi. Molekyylitasolla sillä on porfyriinirengas, joka absorboi valoenergiaa.

Klorofylli b on vähemmän runsas kuin klorofylli a, mutta sillä on kyky absorboida laajempi aallonpituus valoenergiaa.

Klorofylliä c ei löydy kasveista, mutta se löytyy joistakin mikro-organismeista, jotka kykenevät suorittamaan fotosynteesiä.

Karotenoidipigmenttejä löytyy monista fotosynteettisistä organismeista sekä kasveista. Ne absorboivat valoa välillä 460 - 550 nm ja näyttävät siten oranssilta, punaisilta ja keltaisilta. Phycobillin, vesiliukoinen pigmentti, löytyy kloroplastista.

Pigmentin merkitys fotosynteesissä on, että se auttaa absorboimaan valon energiaa. Näiden fotosynteettisten pigmenttien kemiallisessa rakenteessa molekyylitasolla olevat vapaat elektronit pyörivät tietyillä energiatasoilla. Kun valoenergia (valon fotonit) putoaa näihin pigmentteihin, elektronit absorboivat tämän energian ja siirtyvät seuraavalle energiatasolle. He eivät voi jatkaa pysymistä kyseisellä energiatasolla, koska se ei ole näiden elektronien vakauden tila, joten heidän on hajautettava tämä energia ja palattava vakaan energiatason tasolle. Fotosynteesin aikana nämä suurenergiset elektronit siirtävät energiansa muihin molekyyleihin tai nämä elektronit itse siirtyvät muihin molekyyleihin. Siksi he vapauttavat kaapatun energian valosta. Tämän jälkeen muut molekyylit käyttävät tätä energiaa sokerin ja muiden ravintoaineiden muodostamiseen hiilidioksidia ja vettä käyttämällä.

Ihanteellisessa tilanteessa pigmenttien on kyettävä absorboimaan koko aallonpituuden valoenergiaa, jotta suurin energia voidaan absorboida. Tätä varten niiden tulisi näyttää mustilta, mutta klorofyylit ovat itse asiassa vihreitä tai ruskeita ja absorboivat valon aallonpituuksia näkyvällä spektrillä. Jos pigmentti alkaa absorboida aallonpituutta pois näkyvän valon spektristä, kuten ultravioletti- tai infrapunasäteistä, vapaat elektronit voivat saada niin paljon energiaa, että ne joko pudotetaan kiertoradaltaan tai voivat pian haihtaa energiaa lämmön muodossa vahingoittamalla siten pigmenttiä molekyylejä. Joten pigmentin näkyvä aallonpituusenergiaa absorboiva kyky on tärkeä fotosynteesille.