Pigmenty sú farebné chemické zlúčeniny, ktoré odrážajú svetlo špecifickej vlnovej dĺžky a absorbujú ďalšie vlnové dĺžky. Listy, kvety, koraly a zvieracie kože obsahujú pigmenty, ktoré im dodávajú farbu. Fotosyntéza je proces prebiehajúci v rastlinách a možno ho definovať ako premenu svetelnej energie na chemickú. Je to proces, pri ktorom zelené rastliny produkujú sacharidy z oxidu uhličitého a vody pomocou chlorofylu (zelený pigment v rastlinách) za prítomnosti svetelnej energie.
Chlorofyl a
Chlorofyl a má zelenú farbu. Pohlcuje modré a červené svetlo a odráža zelené svetlo. Je to najpočetnejší druh pigmentu v listoch a teda najdôležitejší typ pigmentu v chloroplastoch. Na molekulárnej úrovni má porfyrínový kruh, ktorý absorbuje svetelnú energiu.
Chlorofyl b
Chlorofyl b je menej hojný ako chlorofyl a, ale má schopnosť absorbovať širšiu vlnovú dĺžku svetelnej energie.
Chlorofyl c
Chlorofyl c sa nenachádza v rastlinách, ale nachádza sa v niektorých mikroorganizmoch schopných vykonávať fotosyntézu.
Karotenoid a fykobilín
Karotenoidové pigmenty sa nachádzajú v mnohých fotosyntetických organizmoch, ako aj v rastlinách. Pohlcujú svetlo medzi 460 a 550 nm, a preto vyzerajú oranžovo, červeno a žlto. Fycobilín, vo vode rozpustný pigment, sa nachádza v chloroplastoch.
Mechanizmus prenosu energie
Dôležitosť pigmentu vo fotosyntéze spočíva v tom, že pomáha absorbovať energiu zo svetla. Voľné elektróny na molekulárnej úrovni v chemickej štruktúre týchto fotosyntetických pigmentov rotujú pri určitých energetických úrovniach. Keď na tieto pigmenty dopadá svetelná energia (fotóny svetla), elektróny túto energiu absorbujú a preskočia na ďalšiu energetickú hladinu. Nemôžu naďalej zostať na tejto energetickej úrovni, pretože to nie je stav stability pre tieto elektróny, takže musia túto energiu rozptýliť a vrátiť sa na svoju stabilnú energetickú hladinu. Počas fotosyntézy tieto vysokoenergetické elektróny prenášajú svoju energiu na iné molekuly alebo sa tieto elektróny samy prenášajú na iné molekuly. Preto uvoľňujú energiu, ktorú zachytili, zo svetla. Túto energiu potom využívajú ďalšie molekuly na tvorbu cukru a ďalších živín pomocou oxidu uhličitého a vody.
Fakty
V ideálnom prípade musia byť pigmenty schopné absorbovať svetelnú energiu celej vlnovej dĺžky, aby bolo možné absorbovať maximálnu energiu. Za týmto účelom by mali pôsobiť čierno, ale chlorofyly majú v skutočnosti zelenú alebo hnedú farbu a absorbujú vlnové dĺžky svetla vo viditeľnom spektre. Ak pigment začne absorbovať vlnovú dĺžku od spektra viditeľného svetla, ako sú ultrafialové alebo infračervené lúče, voľné elektróny môžu získať toľko energie, ktorú buď zrazia z obežnej dráhy, alebo môžu čoskoro rozptýliť energiu vo forme tepla, čím poškodia pigment molekuly. Pre fotosyntézu je teda dôležitá schopnosť pigmentu absorbovať energiu viditeľnej vlnovej dĺžky.