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Pigmente sind farbige chemische Verbindungen, die Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren und andere Wellenlängen absorbieren. Blätter, Blüten, Korallen und Tierhäute enthalten Pigmente, die ihnen ihre Farbe verleihen. Photosynthese ist ein Prozess, der in Pflanzen stattfindet und als Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie definiert werden kann. Es ist ein Prozess, bei dem grüne Pflanzen aus Kohlendioxid und Wasser mit Hilfe von Chlorophyll (grünes Pigment in Pflanzen) in Gegenwart von Lichtenergie Kohlenhydrate produzieren.
Chlorophyll a erscheint grün. Es absorbiert blaues und rotes Licht und reflektiert grünes Licht. Es ist die häufigste Art von Pigment in Blättern und damit die wichtigste Art von Pigment im Chloroplast. Auf molekularer Ebene hat es einen Porphyrinring, der Lichtenergie absorbiert.
Chlorophyll b ist weniger häufig als Chlorophyll a, hat aber die Fähigkeit, eine breitere Wellenlänge von Lichtenergie zu absorbieren.
Chlorophyll c kommt nicht in Pflanzen vor, ist aber in einigen Mikroorganismen zu finden, die Photosynthese durchführen können.
Carotinoid-Pigmente kommen in vielen photosynthetischen Organismen sowie in Pflanzen vor. Sie absorbieren Licht zwischen 460 und 550 nm und erscheinen daher orange, rot und gelb. Phycobillin, ein wasserlösliches Pigment, kommt im Chloroplast vor.
Die Bedeutung von Pigment in der Photosynthese ist, dass es hilft, die Energie aus Licht zu absorbieren. Die freien Elektronen auf molekularer Ebene in der chemischen Struktur dieser photosynthetischen Pigmente kreisen auf bestimmten Energieniveaus. Wenn Lichtenergie (Lichtphotonen) auf diese Pigmente fällt, absorbieren die Elektronen diese Energie und springen auf das nächste Energieniveau. Sie können nicht auf diesem Energieniveau verbleiben, da es nicht der Stabilitätszustand für diese Elektronen ist, daher müssen sie diese Energie abgeben und zu ihrem stabilen Energieniveau zurückkehren. Während der Photosynthese übertragen diese hochenergetischen Elektronen ihre Energie auf andere Moleküle, oder diese Elektronen selbst werden auf andere Moleküle übertragen. Daher geben sie die Energie frei, die sie aus Licht eingefangen haben. Diese Energie wird dann von anderen Molekülen verwendet, um Zucker und andere Nährstoffe unter Verwendung von Kohlendioxid und Wasser zu bilden.
In einer idealen Situation müssen die Pigmente in der Lage sein, Lichtenergie der gesamten Wellenlänge zu absorbieren, damit die maximale Energie absorbiert werden kann. Dazu müssten sie schwarz erscheinen, aber Chlorophylls sind tatsächlich grün oder braun und absorbieren Lichtwellenlängen im sichtbaren Spektrum. Wenn das Pigment beginnt, Wellenlängen außerhalb des sichtbaren Lichtspektrums zu absorbieren, wie ultraviolette oder infrarote Strahlen, können die freien Elektronen so viel Energie gewinnen, dass sie entweder aus ihrer Umlaufbahn geschleudert werden oder die Energie bald in Form von Wärme abgeben, wodurch die Pigmentmoleküle beschädigt werden. Daher ist die Fähigkeit von Pigmenten, sichtbare Wellenlängenergie zu absorbieren, wichtig für die Photosynthese.
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