Lichtenergie van de zon zet een kettingreactie in planten op gang met als gevolg: fotosynthese van energierijke glucose (suiker) moleculen uit anorganische verbindingen. Deze verbazingwekkende prestatie gebeurt via herschikking van moleculen in de chloroplasten van planten en in het cytoplasma van sommige protisten.
Chlorofyl a is het kernpigment dat zonlicht absorbeert voor lichtafhankelijke fotosynthese. Accessoirepigmenten zoals: cholorphyllb, carotenoïden, xanthofylen en anthocyanen helpen chlorofyl-a-moleculen een handje door een breder spectrum van lichtgolven te absorberen.
Functie van fotosynthetische pigmenten
Fotosynthese vindt plaats in stapels platte schijven genaamd grana gelegen in de stroma van organellen van plantencellen. Accessoire fotosynthetische pigmenten verstrikken fotonen die worden gemist door chlorofyl a.
Fotosynthetische pigmenten kunnen ook de fotosynthese remmen wanneer het energieniveau in de cel te hoog is. De concentratie van fotosynthetische en antennepigmenten in plantencellen varieert afhankelijk van de lichtbehoefte van de plant en de toegang tot zonlicht tijdens de
Waarom is fotosynthese belangrijk?
De meeste voedselketens waaruit het voedselweb bestaat, zijn afhankelijk van voedselenergie die wordt geproduceerd door autotrofen door fotosynthese. Eukaryotische plantencellen synthetiseren glucose in chloroplasten die lichtabsorberende pigmenten bevatten zoals chlorofyl a en b.
Zuurstof is een bijproduct van fotosynthese dat vrijkomt in het water of de lucht rond de plant. Aërobe organismen zoals vogels, vissen, dieren en mensen hebben voedsel nodig om te eten en zuurstof om te ademen.
De rol van chlorofyl 'a'-pigmenten
Chlorofyl a zendt groen licht uit en absorbeert blauw en rood licht, dat is optimaal voor fotosynthese. Om die reden is chlorofyl a het meest efficiënte en belangrijkste pigment dat betrokken is bij fotosynthese.
Chlorofyl a absorbeert protonen en vergemakkelijkt de overdracht van lichtenergie in voedselenergie met behulp van hulppigmenten, zoals chlorofyl b, een molecuul met veel vergelijkbare kenmerken.
Wat zijn accessoirepigmenten?
Accessoirepigmenten hebben een iets andere moleculaire structuur dan chlorofyl a, wat de absorptie van verschillende kleuren op het lichtspectrum. Chlorofyl b en c reflecteren verschillende tinten groen licht, daarom hebben bladeren en planten niet allemaal dezelfde tint groen.
Chlorofyl a maskeert de minder overvloedige accessoire pigmenten in bladeren tot de herfst wanneer de productie stopt. Bij afwezigheid van chlorofyl worden de oogverblindende kleuren van accessoire pigmenten verborgen in de bladeren onthuld.
Soorten accessoirepigmenten
Voorbeeld:
- Chlorofyl b laat groen licht door en absorbeert voornamelijk blauw en rood licht. Gevangen zonne-energie wordt overgedragen aan chlorofyl a, een kleiner maar overvloediger molecuul in de chloroplast.
- Carotenoïden reflecteren oranje, gele en rode lichtgolven. In een blad clusteren carotenoïde pigmenten naast chlorofyl a-moleculen om geabsorbeerde fotonen efficiënt af te geven. Carotenoïden zijn in vet oplosbare moleculen, waarvan ook wordt aangenomen dat ze een rol spelen bij het afvoeren van overmatige hoeveelheden stralingsenergie.
- Xanthofyl pigmenten geven lichtenergie door aan chlorofyl a en werken als antioxidanten. De moleculaire structuur geeft xanthofyl het vermogen om elektronen te accepteren of af te staan. Xanthofylpigmenten produceren de gele kleur in herfstbladeren.
-
anthocyaan pigmenten absorberen blauwgroen licht en helpen chlorofyl a. Appels en herfstbladeren danken hun levendigheid aan roodachtige, violette anthocyanineverbindingen. Anthocyanine is een in water oplosbaar molecuul dat kan worden opgeslagen in de vacuole van de plantencel.
Wat zijn antennepigmenten?
Fotosynthetische pigmenten zoals chlorofyl b en carotenoïden binden zich met eiwitten om een dicht opeengepakte antenne-achtige structuur te vormen om binnenkomende fotonen op te vangen. Antenne pigmenten stralingsenergie absorberen, een beetje zoals zonnepanelen op een huis.
Antennepigmenten pompen fotonen in reactiecentra als onderdeel van het fotosyntheseproces. Fotonen prikkelen een elektron in de cel dat vervolgens wordt overgedragen aan een nabijgelegen acceptormolecuul en uiteindelijk wordt gebruikt bij het maken ATP-moleculen.