Het belang van pigmenten bij fotosynthese

Pigmenten zijn kleurrijke chemische verbindingen die licht van een specifieke golflengte reflecteren en andere golflengten absorberen. Bladeren, bloemen, koraal en dierenhuiden bevatten pigmenten die ze kleur geven. Fotosynthese is een proces dat plaatsvindt in planten en kan worden gedefinieerd als een omzetting van lichtenergie in chemische energie. Het is een proces waarbij groene planten koolhydraten produceren uit kooldioxide en water met behulp van chlorofyl (groen pigment in planten) in aanwezigheid van lichtenergie.

Chlorofyl a lijkt groen van kleur. Het absorbeert blauw en rood licht en reflecteert groen licht. Het is het meest voorkomende type pigment in bladeren en dus het belangrijkste type pigment in chloroplast. Op moleculair niveau heeft het een porfyrinering die lichtenergie absorbeert.

Chlorofyl b is minder overvloedig dan chlorofyl a, maar heeft het vermogen om een ​​bredere golflengte van lichtenergie te absorberen.

Chlorofyl c wordt niet gevonden in planten, maar wordt aangetroffen in sommige micro-organismen die in staat zijn tot fotosynthese.

Carotenoïde pigmenten worden zowel in veel fotosynthetische organismen als in planten aangetroffen. Ze absorberen licht tussen 460 en 550 nm en zien er daarom oranje, rood en geel uit. Phycobilline, een in water oplosbaar pigment, wordt gevonden in chloroplast.

Het belang van pigment bij fotosynthese is dat het de energie van licht helpt absorberen. De vrije elektronen op moleculair niveau in de chemische structuur van deze fotosynthetische pigmenten draaien op bepaalde energieniveaus. Wanneer lichtenergie (fotonen van licht) op deze pigmenten valt, nemen de elektronen deze energie op en springen naar het volgende energieniveau. Ze kunnen niet in dat energieniveau blijven, omdat het niet de staat van stabiliteit is voor deze elektronen, dus moeten ze deze energie afvoeren en terugkeren naar hun stabiele energieniveau. Tijdens de fotosynthese dragen deze hoogenergetische elektronen hun energie over aan andere moleculen, of deze elektronen worden zelf overgedragen aan andere moleculen. Daarom laten ze de energie los die ze uit het licht hadden opgevangen. Deze energie wordt vervolgens door andere moleculen gebruikt om suiker en andere voedingsstoffen te vormen met behulp van koolstofdioxide en water.

In een ideale situatie moeten de pigmenten in staat zijn lichtenergie van de gehele golflengte te absorberen, zodat de maximale energie kan worden geabsorbeerd. Om dit te doen, moeten ze zwart lijken, maar chlorofylen zijn in feite groen of bruin van kleur en absorberen lichtgolflengten in het zichtbare spectrum. Als het pigment golflengte begint te absorberen weg van het zichtbare lichtspectrum, zoals ultraviolette of infrarode stralen, kunnen de vrije elektronen winnen zoveel energie dat ze ofwel uit hun baan worden geslagen of binnenkort energie kunnen verdrijven in de vorm van warmte, waardoor het pigment wordt beschadigd moleculen. Het is dus het energieabsorberende vermogen van pigment voor zichtbare golflengten dat belangrijk is om fotosynthese te laten plaatsvinden.