光合成における色素の重要性

顔料は、特定の波長の光を反射し、他の波長を吸収するカラフルな化合物です。 葉、花、珊瑚、動物の皮には、色を与える色素が含まれています。 光合成は植物で起こるプロセスであり、光エネルギーから化学エネルギーへの変換として定義することができます。 これは、緑の植物が光エネルギーの存在下でクロロフィル（植物の緑の色素）の助けを借りて二酸化炭素と水から炭水化物を生成するプロセスです。

クロロフィルaは緑色に見えます。 青と赤の光を吸収し、緑の光を反射します。 それは葉に最も豊富な種類の色素であり、したがって葉緑体に最も重要な種類の色素です。 分子レベルでは、光エネルギーを吸収するポルフィリン環を持っています。

クロロフィルbはクロロフィルaよりも豊富ではありませんが、より広い波長の光エネルギーを吸収する能力があります。

クロロフィルcは植物には見られませんが、光合成を行うことができるいくつかの微生物に見られます。

カロテノイド色素は、植物だけでなく、多くの光合成生物にも見られます。 それらは460〜550 nmの光を吸収するため、オレンジ、赤、黄色に見えます。 水溶性色素であるフィコビリンは葉緑体に含まれています。

光合成における色素の重要性は、それが光からのエネルギーを吸収するのを助けることです。 これらの光合成色素の化学構造における分子レベルの自由電子は、特定のエネルギーレベルで回転します。 光エネルギー（光の光子）がこれらの色素に当たると、電子はこのエネルギーを吸収し、次のエネルギーレベルにジャンプします。 これらの電子の安定状態ではないため、そのエネルギーレベルに留まり続けることはできません。そのため、このエネルギーを散逸させて、安定したエネルギーレベルに戻らなければなりません。 光合成中に、これらの高エネルギー電子はそれらのエネルギーを他の分子に伝達するか、またはこれらの電子自体が他の分子に伝達されます。 したがって、彼らは彼らが捕らえたエネルギーを光から解放します。 このエネルギーは、二酸化炭素と水を使用して砂糖や他の栄養素を形成するために他の分子によって使用されます。

理想的な状況では、顔料は全波長の光エネルギーを吸収できなければならず、それにより最大のエネルギーを吸収することができます。 そうするためには、それらは黒く見えるはずですが、クロロフィルは実際には緑色または茶色であり、可視スペクトルの光の波長を吸収します。 顔料が紫外線や赤外線などの可視光スペクトルから離れた波長を吸収し始めると、自由電子が増加する可能性があります 非常に多くのエネルギーがあるため、軌道から外れるか、すぐに熱の形でエネルギーを放散し、色素に損傷を与える可能性があります。 分子。 したがって、光合成が行われるために重要なのは、色素の可視波長エネルギー吸収能力です。