אילו ארבעה פיגמנטים אבזרים נחוצים בכדי לבצע פוטוסינתזה?

אנרגיית אור מהשמש מתחילה תגובת שרשרת בצמחים המביאה ל פוטוסינתזה של מולקולות גלוקוז (סוכר) עשירות באנרגיה מתרכובות אנאורגניות. ההישג המדהים הזה קורה באמצעות סידור מחדש של מולקולות באזור כלורופלסטים של צמחים ובציטופלזמה של כמה פרוטיסטים.

כלורופיל א הוא פיגמנט הליבה הסופג אור שמש לצורך פוטוסינתזה תלויה באור. אביזרי פיגמנטים כגון: כולורפילב, קרוטנואידים, קסנטופילים ו אנתוציאנינים הושיט יד לכלורופיל א מולקולות על ידי ספיגת ספקטרום רחב יותר של גלי אור.

פוטוסינתזה מתרחשת בערימות של דיסקים שטוחים הנקראים גרנה ממוקם ב סטרומה של אברונים של תאי צמח. אביזרי פיגמנטים פוטוסינתטיים מרתקים פוטונים החמיצים על ידי כלורופיל א.

פיגמנטים פוטוסינתטיים יכולים גם לעכב פוטוסינתזה כאשר רמות האנרגיה בתא גבוהות מדי. ריכוז הפיגמנטים הפוטוסינתטיים והאנטנות בתאי הצמח משתנה בהתאם לצרכי האור של הצמח ולגישה לאור השמש במהלך מחזור תלוי אור של פוטוסינתזה.

מרבית רשתות המזון המרכיבות את רשת המזון תלויות באנרגיית המזון המיוצרת על ידי אוטוטרופים באמצעות פוטוסינתזה. תאי צמח אוקריוטיים מסנתזים גלוקוז בכלורופלסטים המכילים פיגמנטים סופגים אור כמו כלורופיל a ו- b.

חמצן הוא תוצר לוואי של פוטוסינתזה המשתחררת למים או לאוויר המקיפים את הצמח. אורגניזמים אירוביים כמו ציפורים, דגים, בעלי חיים ובני אדם זקוקים למזון כדי לאכול ולחמצן לנשימה.

כלורופיל א משדר אור ירוק וסופג אור כחול ואדום, כלומר אופטימלי לפוטוסינתזה. מסיבה זו, כלורופיל א הוא הפיגמנט היעיל והחשוב ביותר הכרוך בפוטוסינתזה.

כלורופיל א סופג פרוטונים ומאפשר העברת אנרגיית אור לאנרגיית מזון בעזרת פיגמנטים אביזרים, כגון כלורופיל b, מולקולה בעלת מאפיינים דומים רבים.

פיגמנטים אבזרים הם בעלי מבנה מולקולרי שונה במקצת מאשר כלורופיל a שמקל ספיגה של צבעים שונים על ספקטרום האור. כלורופיל b ו- c משקפים גוונים שונים של אור ירוק ולכן עלים וצמחים אינם אותו גוון ירוק.

כלורופיל א מסווה את פיגמנטים אביזרים פחות נפוצים בעלים עד לסתיו כאשר הייצור נעצר. בהיעדר כלורופיל, נחשפים הצבעים המסנוורים של פיגמנטים אביזרים החבויים בעלים.

דוגמא:

• כלורופיל ב משדר אור ירוק וסופג בעיקר אור כחול ואדום. אנרגיית השמש שנלכדה מועברת לכלורופיל a, שהיא מולקולה קטנה יותר אך בשפע יותר בכלורופלסט.

• קרוטנואידים משקפים גלי אור כתומים, צהובים ואדומים. בעלה, פיגמנטים קרוטנואידים מקבצים ליד כלורופיל מולקולות כדי לחלק ביעילות פוטונים נספגים. קרוטנואידים הם מולקולות מסיסות בשומן, האמינות גם כי הן ממלאות תפקיד בהפצת כמויות מוגזמות של אנרגיה קורנת.

• קסנתופיל פיגמנטים מעבירים אנרגיית אור לכלורופיל a ומשמשים כנוגדי חמצון. המבנה המולקולרי נותן לקזנתופיל את היכולת לקבל או לתרום אלקטרונים. פיגמנטים של קסנטופיל מייצרים את הצבע הצהוב בעלי העלים.

• אנתוציאנין פיגמנטים סופגים אור כחול-ירוק ומסייעים לכלורופיל א. תפוחים ועלי סתיו חייבים את התוסס שלהם לתרכובות אנתוציאנין סגולות אדמדמות. אנתוציאנין הוא מולקולה מסיסה במים שניתן לאחסן בתא הצומח של התא.
  

פיגמנטים פוטוסינתטיים כמו כלורופיל b וקרוטנואידים נקשרים עם חלבון ויוצרים מבנה דמוי אנטנה צפוף כדי ללכוד פוטונים נכנסים. פיגמנטים של אנטנות לספוג אנרגיה קורנת, קצת כמו פאנלים סולאריים בבית.

פיגמנטים של אנטנות מזרימים פוטונים למרכזי תגובה כחלק מהתהליך הפוטוסינתטי. פוטונים מלהיבים אלקטרון בתא שמועבר לאחר מכן למולקולת קבלה קרובה ומשמשים בסופו של דבר לייצור מולקולות ATP.