Svjetlosna energija sunca pokreće lančanu reakciju kod biljaka koja rezultira fotosinteza energetski bogatih molekula glukoze (šećera) iz anorganskih spojeva. Ovaj nevjerojatan podvig događa se preslagivanjem molekula u kloroplasti biljaka i u citoplazmi nekih protista.
Klorofil a je osnovni pigment koji apsorbira sunčevu svjetlost za fotosintezu ovisnu o svjetlu. Pomoćni pigmenti kao što su: kolorfilb, karotenoidi, ksantofili i antocijani pružiti ruku molekulama klorofila upijajući širi spektar svjetlosnih valova.
Funkcija fotosintetskih pigmenata
Fotosinteza se događa u hrpama ravnih diskova tzv grana smješten u stroma organela biljnih stanica. Akcesorni fotosintetski pigmenti zarobljavaju fotone propuštene klorofilom a.
Fotosintetski pigmenti također mogu inhibirati fotosintezu kada su razine energije u stanici previsoke. Koncentracija fotosintetskih i antenskih pigmenata u biljnim stanicama varira ovisno o svjetlosnim potrebama biljke i pristupu sunčevoj svjetlosti tijekom svjetlosno ovisni ciklus fotosinteze.
Zašto je fotosinteza važna?
Većina prehrambenih lanaca koji čine prehrambenu mrežu ovise o hrani koju proizvodi autotrofi kroz fotosintezu. Biljne stanice eukariota sintetiziraju glukozu u kloroplastima koji sadrže pigmente koji apsorbiraju svjetlost poput klorofil a i b.
Kisik je nusprodukt fotosinteze koji se ispušta u vodu ili zrak koji okružuje biljku. Aerobnim organizmima kao što su ptice, ribe, životinje i ljudska bića potrebna je hrana da bi jeli, a kisik da bi disali.
Uloga pigmenta klorofila 'a'
Klorofil a propušta zeleno svjetlo i apsorbira plavo i crveno svjetlo, što je optimalno za fotosintezu. Iz tog je razloga klorofil a najučinkovitiji i najvažniji pigment uključen u fotosintezu.
Klorofil a apsorbira protone i olakšava prijenos svjetlosne energije u energiju hrane uz pomoć pomoćnih pigmenata, poput klorofila b, molekule s mnogim sličnim karakteristikama.
Što su pomoćni pigmenti?
Pomoćni pigmenti imaju malo drugačiju molekularnu strukturu od klorofila a koji olakšava upijanje različitih boja na spektru svjetlosti. Klorofil b i c odražavaju različite nijanse zelene svjetlosti, zbog čega lišće i biljke nisu iste sjene zelene boje.
Klorofil maskira manje obilne pomoćne pigmente u lišću sve dok ne padne proizvodnja. U nedostatku klorofila, otkrivaju se blistave boje pomoćnih pigmenata skrivenih u lišću.
Vrste pomoćnih pigmenata
Primjer:
- Klorofil b propušta zeleno svjetlo i uglavnom apsorbira plavo i crveno svjetlo. Zarobljena sunčeva energija predaje se klorofilu a, koji je manja, ali obilnija molekula u kloroplastu.
- Karotenoidi odražavaju valove narančaste, žute i crvene svjetlosti. U listu se karotenoidni pigmenti skupljaju uz molekule klorofila a kako bi učinkovito predali apsorbirane fotone. Karotenoidi su molekule topive u masti, za koje se također vjeruje da igraju ulogu u rasipanju prekomjerne količine energije zračenja.
- Ksantofil pigmenti prolaze svjetlosnom energijom do klorofila a i djeluju kao antioksidanti. Molekularna struktura daje ksantofilu sposobnost prihvaćanja ili doniranja elektrona. Ksantofilni pigmenti proizvode žutu boju u jesenjem lišću.
-
Antocijanin pigmenti upijaju plavozelenu svjetlost i pomažu klorofilu a. Jabuke i jesensko lišće svoju živost duguju crvenkastim, ljubičastim antocijaninskim spojevima. Antocijanin je molekula topiva u vodi koja se može pohraniti u vakuoli biljnih stanica.
Što su pigmenti antene?
Fotosintetski pigmenti poput klorofila b i karotenoida vežu se s proteinima da bi stvorili čvrsto zbijenu strukturu nalik anteni za hvatanje dolaznih fotona. Pigmenti antene apsorbiraju energiju zračenja, nešto poput solarnih panela na kući.
Antenski pigmenti pumpaju fotone u reakcijske centre kao dio fotosintetskog procesa. Fotoni pobuđuju elektron u stanici koji se zatim predaje obližnjoj akceptorskoj molekuli i na kraju koristi u stvaranju ATP molekule.