Pigmentu nozīme fotosintēzē

Pigmenti ir krāsaini ķīmiski savienojumi, kas atstaro noteikta viļņa gaismu un absorbē citus viļņu garumus. Lapās, ziedos, koraļļos un dzīvnieku ādās ir pigmenti, kas tiem piešķir krāsu. Fotosintēze ir process, kas notiek augos, un to var definēt kā gaismas enerģijas pārveidošanu par ķīmisko enerģiju. Tas ir process, kurā zaļie augi no hlorofila (augos zaļā pigmenta) gaismas enerģijas klātbūtnē ražo ogļhidrātus no oglekļa dioksīda un ūdens.

Hlorofila a krāsa ir zaļa. Tas absorbē zilu un sarkanu gaismu un atstaro zaļo gaismu. Tas ir visplašāk sastopamais pigmenta veids lapās un līdz ar to vissvarīgākais pigmenta veids hloroplastā. Molekulārā līmenī tam ir porfirīna gredzens, kas absorbē gaismas enerģiju.

Hlorofila b nav tik daudz kā hlorofila a, bet tā spēj absorbēt plašāku gaismas enerģijas viļņu garumu.

Hlorofils c nav sastopams augos, bet ir sastopams dažos mikroorganismos, kas spēj veikt fotosintēzi.

Karotinoīdu pigmenti ir sastopami daudzos fotosintētiskos organismos, kā arī augos. Tie absorbē gaismu no 460 līdz 550 nm un līdz ar to šķiet oranži, sarkani un dzelteni. Phycobillin, ūdenī šķīstošs pigments, ir atrodams hloroplastā.

Pigmenta nozīme fotosintēzē ir tā, ka tas palīdz absorbēt gaismas enerģiju. Brīvie elektroni molekulārā līmenī šo fotosintētisko pigmentu ķīmiskajā struktūrā griežas noteiktos enerģijas līmeņos. Kad gaismas enerģija (gaismas fotoni) nokrīt uz šiem pigmentiem, elektroni absorbē šo enerģiju un pāriet uz nākamo enerģijas līmeni. Viņi nevar turpināt uzturēties šajā enerģijas līmenī, jo tas nav šo elektronu stabilitātes stāvoklis, tāpēc viņiem šī enerģija ir jāizkliedē un jāatgriežas pie sava stabilā enerģijas līmeņa. Fotosintēzes laikā šie augstas enerģijas elektroni pārnes savu enerģiju uz citām molekulām, vai arī šie elektroni paši tiek pārnesti uz citām molekulām. Tādējādi viņi atbrīvo no gaismas enerģiju, ko viņi bija noķēruši. Pēc tam šo enerģiju izmanto citas molekulas, veidojot cukuru un citas uzturvielas, izmantojot oglekļa dioksīdu un ūdeni.

Ideālā situācijā pigmentiem jāspēj absorbēt gaismas viļņu visā viļņa garumā, lai varētu absorbēt maksimālo enerģiju. Lai to izdarītu, tiem vajadzētu būt melniem, bet hlorofiliem faktiski ir zaļa vai brūna krāsa un tie absorbē gaismas viļņu garumus redzamajā spektrā. Ja pigments sāk absorbēt viļņa garumu prom no redzamās gaismas spektra, piemēram, ultravioletajiem vai infrasarkanajiem stariem, brīvie elektroni var iegūt tik daudz enerģijas, ka viņi vai nu tiks notriekti no savas orbītas, vai arī drīz var izkliedēt enerģiju siltuma veidā, tādējādi sabojājot pigmentu molekulas. Tātad fotosintēzei ir svarīga pigmenta redzamā viļņa garuma absorbējošā spēja.