I pigmenti sono composti chimici colorati che riflettono la luce di una specifica lunghezza d'onda e assorbono altre lunghezze d'onda. Foglie, fiori, coralli e pelli di animali contengono pigmenti che danno loro colore. La fotosintesi è un processo che avviene nelle piante e può essere definito come una conversione dell'energia luminosa in energia chimica. È un processo mediante il quale le piante verdi producono carboidrati dall'anidride carbonica e dall'acqua con l'aiuto della clorofilla (pigmento verde nelle piante) in presenza di energia luminosa.
Clorofilla a
La clorofilla a appare di colore verde. Assorbe la luce blu e rossa e riflette la luce verde. È il tipo di pigmento più abbondante nelle foglie e quindi il tipo di pigmento più importante nei cloroplasti. A livello molecolare possiede un anello di porfirina che assorbe l'energia luminosa.
clorofilla b
La clorofilla b è meno abbondante della clorofilla a ma ha la capacità di assorbire una lunghezza d'onda più ampia di energia luminosa.
Clorofilla c
La clorofilla c non si trova nelle piante ma si trova in alcuni microrganismi in grado di svolgere la fotosintesi.
Carotenoidi e Ficobillina
I pigmenti carotenoidi si trovano in molti organismi fotosintetici, così come nelle piante. Assorbono la luce tra 460 e 550 nm e quindi appaiono arancioni, rossi e gialli. La ficobillina, un pigmento solubile in acqua, si trova nei cloroplasti.
Meccanismo di trasferimento di energia
L'importanza del pigmento nella fotosintesi è che aiuta ad assorbire l'energia dalla luce. Gli elettroni liberi a livello molecolare nella struttura chimica di questi pigmenti fotosintetici ruotano a determinati livelli di energia. Quando l'energia luminosa (fotoni di luce) cade su questi pigmenti, gli elettroni assorbono questa energia e saltano al livello energetico successivo. Non possono continuare a rimanere in quel livello di energia, poiché non è lo stato di stabilità per questi elettroni, quindi devono dissipare questa energia e tornare al loro livello di energia stabile. Durante la fotosintesi questi elettroni ad alta energia trasferiscono la loro energia ad altre molecole, oppure questi stessi elettroni vengono trasferiti ad altre molecole. Quindi, rilasciano l'energia che avevano catturato dalla luce. Questa energia viene poi utilizzata da altre molecole per formare zucchero e altri nutrienti utilizzando anidride carbonica e acqua.
Fatti
In una situazione ideale i pigmenti devono essere in grado di assorbire l'energia luminosa dell'intera lunghezza d'onda, in modo che possa essere assorbita la massima energia. Per fare ciò, dovrebbero apparire neri, ma le clorofille sono in realtà di colore verde o marrone e assorbono le lunghezze d'onda della luce nello spettro visibile. Se il pigmento inizia ad assorbire la lunghezza d'onda lontano dallo spettro della luce visibile, come i raggi ultravioletti o infrarossi, gli elettroni liberi possono guadagnare così tanta energia da essere espulsi dalla loro orbita o potrebbero presto dissipare energia sotto forma di calore, danneggiando così il pigmento molecole. Quindi è la capacità di assorbimento dell'energia della lunghezza d'onda visibile del pigmento che è importante per la fotosintesi.