Kateri štirje dodatni pigmenti so potrebni za izvedbo fotosinteze?

Sončna svetloba začne v rastlinah verižno reakcijo, ki povzroči fotosinteza energijsko bogatih molekul glukoze (sladkorja) iz anorganskih spojin. Ta neverjeten podvig se zgodi s prerazporeditvijo molekul v kloroplasti rastlin in v citoplazmi nekaterih protistov.

Klorofil a je jedro pigmenta, ki absorbira sončno svetlobo za svetlobno odvisno fotosintezo. Dodatni pigmenti, kot so: holorfilb, karotenoidi, ksantofili in antocianini podajte roko molekulam klorofila z absorpcijo širšega spektra svetlobnih valov.

Fotosinteza se pojavi znotraj skladov ploščastih diskov, imenovanih grana ki se nahaja v stroma rastlinskih celičnih organelov. Dodatni fotosintetski pigmenti zajemajo fotone, ki jih klorofil a.

Fotosintetski pigmenti lahko zavirajo tudi fotosintezo, kadar je raven energije v celici previsoka. Koncentracija fotosintetskih in antenskih pigmentov v rastlinskih celicah je odvisna od svetlobnih potreb rastline in dostopa do sončne svetlobe med svetlobno odvisen cikel fotosinteze.

Večina prehranjevalnih verig, ki sestavljajo živilsko mrežo, je odvisna od energije, ki jo proizvaja avtotrofi skozi fotosintezo. Eukariontske rastlinske celice sintetizirajo glukozo v kloroplastih, ki vsebujejo pigmente, ki absorbirajo svetlobo, kot so klorofil a in b.

Kisik je stranski produkt fotosinteze, ki se sprosti v vodo ali zrak, ki obdaja rastlino. Aerobni organizmi, kot so ptice, ribe, živali in ljudje, potrebujejo hrano za jesti in kisik za dihanje.

Klorofil a prepušča zeleno svetlobo in absorbira modro in rdečo svetlobo, kar je optimalno za fotosintezo. Iz tega razloga je klorofil a najučinkovitejši in najpomembnejši pigment, ki sodeluje pri fotosintezi.

Klorofil a absorbira protone in olajša prenos svetlobne energije v energijo hrane s pomočjo dodatnih pigmentov, kot je klorofil b, molekula s številnimi podobnimi značilnostmi.

Dodatni pigmenti imajo nekoliko drugačno molekularno strukturo kot klorofil a, ki olajša absorpcija različnih barv na svetlobnem spektru. Klorofil b in c odražata različne odtenke zelene svetlobe, zato listi in rastline niso enake zelene odtenke.

Klorofil maskira manj obilne pomožne pigmente v listih do jeseni, ko se proizvodnja ustavi. V odsotnosti klorofila se razkrijejo bleščeče barve pomožnih pigmentov, skritih v listih.

Primer:

• Klorofil b prepušča zeleno svetlobo in v glavnem absorbira modro in rdečo svetlobo. Zajeta sončna energija se preda klorofilu a, ki je manjša, a obilnejša molekula v kloroplastu.

• Karotenoidi odražajo oranžne, rumene in rdeče svetlobne valove. V listu se karotenoidni pigmenti kopičijo poleg molekul klorofila in učinkovito oddajajo absorbirane fotone. Karotenoidi so molekule, topne v maščobah, za katere verjamejo, da imajo tudi vlogo pri odvajanju prevelike količine sevalne energije.

• Ksantofil pigmenti prehajajo skozi svetlobno energijo do klorofila a in delujejo kot antioksidanti. Molekularna struktura daje ksantofilu sposobnost sprejemanja ali darovanja elektronov. Ksantofilni pigmenti proizvajajo rumeno barvo v jesenskih listih.

• Antocijanin pigmenti absorbirajo modro-zeleno svetlobo in pomagajo klorofilu a. Jabolka in jesenski listi so svoji živahnosti dolžni rdečkastim, vijoličastim antocianinskim spojinam. Antocijanin je v vodi topna molekula, ki jo lahko shranimo v vakuoli rastlinskih celic.
  

Fotosintetični pigmenti, kot sta klorofil b in karotenoidi, se vežejo z beljakovinami in tvorijo tesno zapakirano strukturo, podobno anteni, ki zajema dohodne fotone. Antenski pigmenti absorbirajo sevalno energijo, nekoliko podoben sončnim panelom na hiši.

Antenski pigmenti črpajo fotone v reakcijske centre kot del fotosintetskega procesa. Fotoni vzbudijo elektron v celici, ki se nato preda bližnji akceptorski molekuli in na koncu uporabi pri izdelavi Molekule ATP.