תוֹכֶן
פיגמנטים הם צביעה כימיקלים המשקפים אור באורך גל מסוים תוך ספיגת האחרים. עלים, פרחים, אלמוגים ועורות בעלי חיים מכילים פיגמנטים המעניקים להם את צבעם האופייני. תהליך הפוטוסינתזה הוא תהליך המתרחש בצמחים, וניתן להגדיר אותו כהמרה של אנרגיית אור לאנרגיה כימית. זהו תהליך שבו צמחים ירוקים מייצרים פחמימות פחמן דו חמצני ומים בעזרת chlorophyll (פיגמנט ירוק בצמחים), בעוד מקור של אנרגיית האור קיים.
כלורופיל א
Chlorophyll A נראה ירוק כי הוא סופג אור כחול ואדום תוך המשקף אור ירוק. זהו סוג שופע ביותר של פיגמנט בעלים וגם את הסוג החשוב ביותר של פיגמנט chloroplasts. ברמה המולקולרית, יש לה טבעת פורפירין המאפשרת לספוג אנרגיית אור.
כלורופיל ב
Chlorophyll B הוא פחות שופע מאשר כלורופיל A אבל יש את היכולת לספוג כמות גדולה יותר של תדרים אור.
כלורופיל ג
כלורופיל C לא נמצא בצמחים, אלא רק במיקרואורגניזמים המסוגלים לבצע פוטוסינתזה.
Carotenoid ו phycobilin
פיגמנטים קרוטנואידים נמצאים באורגניזמים פוטוסינתטיים רבים, כמו גם בצמחים. הם סופגים אור על 450 עד 550 ננומטר, ובדרך כלל מופיעים בכתום, אדום וצהוב. Phycobilin, פיגמנט מסיס במים, נמצא chloroplasts.
מנגנון העברת אנרגיה
פיגמנט יש חשיבותו פוטוסינתזה על ידי העובדה שזה עוזר לקלוט אנרגיה מן האור. ברמה המולקולרית, האלקטרונים החופשיים במבנה הכימי של פיגמנטים פוטוסינתטיים נעים ברמות אנרגיה מסוימות. כאשר אנרגיית האור (פוטונים) נופלת עליהם, האלקטרונים סופגים אותו ומתקדמים לרמת האנרגיה הבאה. הם לא יכולים להמשיך להישאר באותה רמת אנרגיה, שכן זה לא מצב היציבות של האלקטרונים האלה, ולכן הם חייבים לפזר את האנרגיה ולחזור לרמת האנרגיה שלהם יציבה. במהלך פוטוסינתזה, אלקטרונים אלה בעלי אנרגיה גבוהה מעבירים את תוכנם למולקולות אחרות, או שהם עצמם מועברים. בדרך זו, הם משחררים את האנרגיה שהם נתפסו באמצעות האור, אשר לאחר מכן נעשה שימוש על ידי מולקולות אחרות כדי ליצור סוכר וחומרים מזינים אחרים, באמצעות חומרים כגון פחמן דו חמצני ומים.
עובדות
באופן אידיאלי, פיגמנטים צריך להיות מסוגל לקלוט את אנרגיית האור מכל אורכי גל כך המקסימום יכול להיספג. כדי לעשות זאת, הם צריכים להיות שחורים, אבל chlorophylls הם למעשה ירוק או חום, ולספוג רק כמה תדרים של אור בספקטרום הגלוי. אם הפיגמנט מתחיל לספוג את אורך הגל מן ספקטרום האור הגלוי, כמו עם קרניים אולטרה סגולות או אינפרא אדום, אלקטרונים חופשיים יכולים לקבל כל כך הרבה אנרגיה שהם או יגורשו מן המסלולים שלהם, או בקרוב להתפוגג, בצורת חום. לכן, יכולת הקליטה האנרגטית של הפיגמנט חשוב מאוד לאפשר פוטוסינתזה להתרחש.