Pigmenti su šareni kemijski spojevi koji reflektiraju svjetlost određene valne duljine i apsorbiraju druge valne duljine. Lišće, cvijeće, koralji i životinjske kože sadrže pigmente koji im daju boju. Fotosinteza je proces koji se odvija u biljkama i može se definirati kao pretvorba svjetlosne energije u kemijsku. To je postupak kojim zelene biljke proizvode ugljikohidrate iz ugljičnog dioksida i vode uz pomoć klorofila (zeleni pigment u biljkama) u prisutnosti svjetlosne energije.
Klorofil a
Klorofil a djeluje zeleno. Apsorbira plavu i crvenu svjetlost i odbija zelenu svjetlost. To je najrasprostranjenija vrsta pigmenta u lišću, a time i najvažnija vrsta pigmenta u kloroplastu. Na molekularnoj razini ima porfirinski prsten koji apsorbira svjetlosnu energiju.
Klorofil b
Klorofila b ima manje u odnosu na klorofil a, ali ima sposobnost apsorpcije šire valne duljine svjetlosne energije.
Klorofil c
Klorofil c se ne nalazi u biljkama, ali se nalazi u nekim mikroorganizmima sposobnim za fotosintezu.
Karotenoid i fikobilin
Karotenoidni pigmenti nalaze se u mnogim fotosintetskim organizmima, kao i u biljkama. Apsorbiraju svjetlost između 460 i 550 nm i stoga djeluju narančasto, crveno i žuto. Fikobilin, pigment topiv u vodi, nalazi se u kloroplastu.
Mehanizam prijenosa energije
Važnost pigmenta u fotosintezi je u tome što pomaže apsorbirati energiju svjetlosti. Slobodni elektroni na molekularnoj razini u kemijskoj strukturi ovih fotosintetskih pigmenata vrte se na određenim razinama energije. Kada svjetlost energije (fotoni svjetlosti) padnu na te pigmente, elektroni apsorbiraju tu energiju i skaču na sljedeću razinu energije. Oni ne mogu i dalje ostati na toj razini energije, jer to nije stanje stabilnosti za ove elektrone, pa tu energiju moraju rasipati i vratiti se na svoju stabilnu razinu energije. Tijekom fotosinteze ti visokoenergijski elektroni prenose svoju energiju na druge molekule ili se ti elektroni prenose na druge molekule. Stoga oni oslobađaju energiju koju su uhvatili od svjetlosti. Tu energiju tada druge molekule koriste za stvaranje šećera i drugih hranjivih tvari pomoću ugljičnog dioksida i vode.
Činjenice
U idealnoj situaciji pigmenti moraju biti sposobni apsorbirati svjetlosnu energiju cijele valne duljine, tako da se može apsorbirati maksimalna energija. Da bi to učinili, trebali bi izgledati crno, ali klorofili su zapravo zelene ili smeđe boje i upijaju valne duljine svjetlosti u vidljivom spektru. Ako pigment počne apsorbirati valnu duljinu dalje od spektra vidljive svjetlosti, poput ultraljubičastih ili infracrvenih zraka, slobodni elektroni mogu dobiti toliko energije da će ih ili srušiti s orbite ili će uskoro raspršiti energiju u obliku topline oštećujući tako pigment molekule. Dakle, vidljiva sposobnost pigmenta da apsorbira energiju valne duljine važna je za odvijanje fotosinteze.