პიგმენტების მნიშვნელობა ფოტოსინთეზში

პიგმენტები ფერადი ქიმიური ნაერთებია, რომლებიც ასახავენ კონკრეტული ტალღის სინათლეს და შთანთქავენ სხვა ტალღის სიგრძეს. ფოთლები, ყვავილები, მარჯანი და ცხოველების ტყავი შეიცავს პიგმენტებს, რომლებიც მათ ფერს აძლევს. ფოტოსინთეზი არის პროცესი, რომელიც მიმდინარეობს მცენარეებში და შეიძლება განისაზღვროს, როგორც მსუბუქი ენერგიის ქიმიურ ენერგიად გადაქცევა. ეს არის პროცესი, რომლის დროსაც მწვანე მცენარეები წარმოქმნიან ნახშირწყლებს ნახშირორჟანგიდან და წყლისგან ქლოროფილის (მცენარეებში მწვანე პიგმენტი) დახმარებით, მსუბუქი ენერგიის არსებობისას.

ქლოროფილი მწვანე ფერისაა. იგი შთანთქავს ლურჯ და წითელ შუქს და ასახავს მწვანე შუქს. ეს არის პიგმენტის ყველაზე უხვი სახეობა ფოთლებში და, შესაბამისად, ყველაზე მნიშვნელოვანი პიგმენტი ქლოროპლასტში. მოლეკულურ დონეზე მას აქვს პორფირინის რგოლი, რომელიც შთანთქავს სინათლის ენერგიას.

ქლოროფილი b ნაკლებია, ვიდრე ქლოროფილი a, მაგრამ აქვს შუქის ენერგიის ფართო ტალღის სიგრძის ათვისების უნარი.

ქლოროფილი c არ გვხვდება მცენარეებში, მაგრამ გვხვდება ზოგიერთ მიკროორგანიზმში, რომლებსაც შეუძლიათ ფოტოსინთეზის შესრულება.

კაროტინოიდული პიგმენტები გვხვდება მრავალ ფოტოსინთეზურ ორგანიზმში, ასევე მცენარეებში. ისინი შთანთქავენ სინათლეს 460-დან 550 ნმ-მდე და, აქედან ჩანს, ნარინჯისფერი, წითელი და ყვითელი. ქლოროპლასტში გვხვდება ფიკობილინი, წყალში ხსნადი პიგმენტი.

პიგმენტის მნიშვნელობა ფოტოსინთეზში არის ის, რომ ის ხელს უწყობს სინათლის ენერგიის ათვისებას. თავისუფალი ელექტრონები მოლეკულურ დონეზე ამ ფოტოსინთეზური პიგმენტების ქიმიურ სტრუქტურაში ტრიალებს გარკვეულ ენერგეტიკულ დონეზე. როდესაც სინათლის ენერგია (სინათლის ფოტონები) ეცემა ამ პიგმენტებს, ელექტრონები შთანთქავენ ამ ენერგიას და გადადიან შემდეგ ენერგეტიკულ დონეზე. მათ არ შეუძლიათ გააგრძელონ ენერგიის ამ დონეზე შენარჩუნება, რადგან ეს არ არის სტაბილურობის მდგომარეობა ამ ელექტრონებისთვის, ამიტომ მათ უნდა გაანაწილონ ეს ენერგია და დაუბრუნდნენ თავიანთ სტაბილურ ენერგეტიკულ დონეს. ფოტოსინთეზის დროს ეს მაღალი ენერგიის ელექტრონები გადასცემენ თავიანთ ენერგიას სხვა მოლეკულებზე, ან თვითონ ეს ელექტრონები გადადიან სხვა მოლეკულებში. აქედან გამომდინარე, ისინი ათავისუფლებენ ენერგიას, რომელიც მათ აიღეს სინათლისგან. შემდეგ ამ ენერგიას სხვა მოლეკულები იყენებენ შაქრისა და სხვა საკვები ნივთიერებების შესაქმნელად ნახშირორჟანგისა და წყლის გამოყენებით.

იდეალურ ვითარებაში პიგმენტებს უნდა შეეძლოთ შთანთქას სინათლის ენერგია მთელი ტალღის სიგრძით, ისე რომ მაქსიმალური ენერგია შეიწოვება. ამისათვის ისინი უნდა გამოიყურებოდეს შავი, მაგრამ ქლოროფილები სინამდვილეში მწვანე ან ყავისფერი ფერისაა და ხილულ სპექტრში შთანთქავენ სინათლის ტალღის სიგრძეს. თუ პიგმენტი იწყებს ტალღის შთანთქმას ხილული სინათლის სპექტრიდან, მაგალითად, ულტრაიისფერი ან ინფრაწითელი სხივებიდან, თავისუფალმა ელექტრონებმა შეიძლება მოიპოვონ იმდენი ენერგია, რომ ისინი ან ჩამოაგდებენ თავიანთ ორბიტს ან შეიძლება მალე ენერგია გაფანტონ სითბოს სახით, რითაც დააზიანებენ პიგმენტს მოლეკულები. ასე რომ, ეს არის პიგმენტის ხილული ტალღის ენერგიის შთანთქმის უნარი, რომელიც მნიშვნელოვანია ფოტოსინთეზისთვის.