Pigmenti so pisane kemične spojine, ki odbijajo svetlobo določene valovne dolžine in absorbirajo druge valovne dolžine. Listi, cvetovi, korale in živalske kože vsebujejo pigmente, ki jim dajejo barvo. Fotosinteza je proces, ki poteka v rastlinah in ga lahko definiramo kot pretvorbo svetlobne energije v kemično energijo. Gre za postopek, pri katerem zelene rastline ob prisotnosti svetlobe s pomočjo klorofila (zelenega pigmenta v rastlinah) proizvajajo ogljikove hidrate iz ogljikovega dioksida in vode.
Klorofil a
Klorofil a je videti zelene barve. Vpija modro in rdečo svetlobo ter odbija zeleno svetlobo. Je najpogostejša vrsta pigmenta v listih in s tem najpomembnejša vrsta pigmenta v kloroplastu. Na molekularni ravni ima porfirinski obroč, ki absorbira svetlobno energijo.
Klorofil b
Klorofila b je manj kot klorofila a, vendar ima sposobnost absorbirati širšo valovno dolžino svetlobne energije.
Klorofil c
Klorofila c ne najdemo v rastlinah, najdemo pa ga v nekaterih mikroorganizmih, ki lahko izvajajo fotosintezo.
Karotenoid in fikobilin
Karotenoidni pigmenti se nahajajo v mnogih fotosintetskih organizmih, pa tudi v rastlinah. Absorbirajo svetlobo med 460 in 550 nm, zato so videti oranžne, rdeče in rumene. V kloroplastu se nahaja fikobilin, vodotopni pigment.
Mehanizem prenosov energije
Pomen pigmenta pri fotosintezi je v tem, da pomaga absorbirati energijo svetlobe. Prosti elektroni na molekularni ravni v kemijski strukturi teh fotosintetskih pigmentov se vrtijo na določenih ravneh energije. Ko svetloba (fotoni svetlobe) padejo na te pigmente, elektroni to energijo absorbirajo in skočijo na naslednjo raven energije. Ne morejo še naprej ostati na tej ravni energije, saj to stanje elektronov ni stabilno, zato morajo to energijo razpršiti in se vrniti na stabilno raven energije. Med fotosintezo ti visokoenergijski elektroni prenesejo svojo energijo na druge molekule ali pa se ti elektroni prenesejo v druge molekule. Tako sprostijo energijo, ki so jo zajeli iz svetlobe. To energijo nato druge molekule porabijo za tvorjenje sladkorja in drugih hranilnih snovi z uporabo ogljikovega dioksida in vode.
Dejstva
V idealnem primeru morajo biti pigmenti sposobni absorbirati svetlobno energijo celotne valovne dolžine, tako da je mogoče absorbirati največ energije. V tem primeru bi morali biti videti črni, toda klorofili so dejansko zelene ali rjave barve in absorbirajo svetlobne valovne dolžine v vidnem spektru. Če začne pigment absorbirati valovno dolžino stran od spektra vidne svetlobe, kot so ultravijolični ali infrardeči žarki, lahko prosti elektroni pridobijo toliko energije, da jih bo bodisi podrlo s svoje orbite bodisi kmalu razpršilo energijo v obliki toplote in tako poškodovalo pigment molekul. Za fotosintezo je torej pomembna sposobnost pigmenta, da absorbira energijo valovne dolžine.