Пигменты - это красочные химические соединения, которые отражают свет определенной длины волны и поглощают волны другой длины. Листья, цветы, кораллы и шкуры животных содержат пигменты, придающие им цвет. Фотосинтез - это процесс, происходящий в растениях, и его можно определить как преобразование световой энергии в химическую. Это процесс, при котором зеленые растения производят углеводы из углекислого газа и воды с помощью хлорофилла (зеленый пигмент растений) в присутствии световой энергии.
Хлорофилл а
Хлорофилл а имеет зеленый цвет. Он поглощает синий и красный свет и отражает зеленый свет. Это самый распространенный тип пигмента в листьях и, следовательно, самый важный тип пигмента в хлоропластах. На молекулярном уровне у него есть порфириновое кольцо, поглощающее световую энергию.
Хлорофилл b
Хлорофилл b менее распространен, чем хлорофилл a, но обладает способностью поглощать световую энергию с более широкой длиной волны.
Хлорофилл c
Хлорофилл c не содержится в растениях, но содержится в некоторых микроорганизмах, способных к фотосинтезу.
Каротиноид и фикобиллин
Каротиноидные пигменты содержатся во многих фотосинтезирующих организмах, а также в растениях. Они поглощают свет от 460 до 550 нм и, следовательно, выглядят оранжевыми, красными и желтыми. Фикобиллин, водорастворимый пигмент, содержится в хлоропластах.
Механизм передачи энергии
Важность пигмента в фотосинтезе заключается в том, что он помогает поглощать энергию света. Свободные электроны на молекулярном уровне в химической структуре этих фотосинтетических пигментов вращаются на определенных энергетических уровнях. Когда световая энергия (фотоны света) попадает на эти пигменты, электроны поглощают эту энергию и переходят на следующий энергетический уровень. Они не могут продолжать оставаться на этом энергетическом уровне, так как это не состояние стабильности для этих электронов, поэтому они должны рассеять эту энергию и вернуться к своему стабильному энергетическому уровню. Во время фотосинтеза эти высокоэнергетические электроны передают свою энергию другим молекулам, или эти электроны сами передаются другим молекулам. Следовательно, они высвобождают уловленную ими энергию света. Затем эта энергия используется другими молекулами для образования сахара и других питательных веществ с использованием углекислого газа и воды.
Факты
В идеальном случае пигменты должны быть способны поглощать световую энергию на всей длине волны, чтобы можно было поглощать максимум энергии. Для этого они должны казаться черными, но на самом деле хлорофиллы имеют зеленый или коричневый цвет и поглощают световые волны видимого диапазона. Если пигмент начинает поглощать длину волны вдали от спектра видимого света, например, ультрафиолетовые или инфракрасные лучи, свободные электроны могут получить так много энергии, что они либо будут сбиты с орбиты, либо вскоре могут рассеять энергию в виде тепла, тем самым повредив пигмент молекулы. Таким образом, для фотосинтеза важна способность пигмента поглощать энергию в видимой области спектра.