Значення пігментів у фотосинтезі

Пігменти - це барвисті хімічні сполуки, які відбивають світло певної довжини хвилі та поглинають інші довжини хвиль. Листя, квіти, корали та шкури тварин містять пігменти, які надають їм кольору. Фотосинтез - це процес, що відбувається в рослинах, і його можна визначити як перетворення світлової енергії в хімічну. Це процес, при якому зелені рослини виробляють вуглеводи з вуглекислого газу та води за допомогою хлорофілу (зеленого пігменту в рослинах) у присутності світлової енергії.

Хлорофіл а має зелений колір. Він поглинає синє і червоне світло і відбиває зелене світло. Це найпоширеніший тип пігменту в листі і, отже, найважливіший тип пігменту в хлоропласті. На молекулярному рівні воно має порфіринове кільце, яке поглинає світлову енергію.

Хлорофілу b менше, ніж хлорофілу a, але він має здатність поглинати ширшу довжину хвилі світлової енергії.

Хлорофіл с не міститься в рослинах, але міститься в деяких мікроорганізмах, здатних здійснювати фотосинтез.

Каротиноїдні пігменти містяться у багатьох фотосинтезуючих організмах, а також у рослинах. Вони поглинають світло від 460 до 550 нм і, отже, виглядають оранжевим, червоним і жовтим. У хлоропласті міститься фікобілін, водорозчинний пігмент.

Важливість пігменту у фотосинтезі полягає в тому, що він допомагає поглинати енергію світла. Вільні електрони на молекулярному рівні в хімічній структурі цих фотосинтетичних пігментів обертаються на певних енергетичних рівнях. Коли енергія світла (фотони світла) потрапляє на ці пігменти, електрони поглинають цю енергію і переходять на наступний енергетичний рівень. Вони не можуть продовжувати залишатися на такому енергетичному рівні, оскільки це не стан стабільності цих електронів, тому вони повинні розсіювати цю енергію і повертатися до свого стабільного енергетичного рівня. Під час фотосинтезу ці високоенергетичні електрони передають свою енергію іншим молекулам, або ці самі електрони переносяться в інші молекули. Отже, вони вивільняють енергію, яку вони захопили від світла. Потім ця енергія використовується іншими молекулами для утворення цукру та інших поживних речовин за допомогою вуглекислого газу та води.

В ідеальній ситуації пігменти повинні бути здатними поглинати світлову енергію на всю довжину хвилі, щоб максимальна енергія могла бути поглинена. Для цього вони повинні виглядати чорними, але хлорофіли насправді мають зелений або коричневий колір і поглинають довжину хвилі світла у видимому спектрі. Якщо пігмент почне поглинати довжину хвилі далеко від спектру видимого світла, такого як ультрафіолетові або інфрачервоні промені, вільні електрони можуть отримати стільки енергії, що вони або будуть збиті з орбіти, або незабаром можуть розсіяти енергію у вигляді тепла, пошкоджуючи тим самим пігмент молекули. Отже, саме видима довжина хвилі енергопоглинаючої здатності пігменту є важливою для проведення фотосинтезу.