La chlorophylle
et les caroténoïdes sont tous deux des pigments, ou des chromophores, qui sont
impliqués dans la photosynthèse. Tant la chlorophylle et les caroténoïdes sont
responsables de la lumière de la récolte, en absorbant les photons et à
transférer l'énergie d'excitation au centre réactionnel photosynthétique. Seule
la chlorophylle, cependant, les fonctions à l'intérieur du centre de réaction
pour effectuer une séparation de charge à travers la membrane cellulaire. Il
est de la chlorophylle qui déclenche une série de réactions de transfert
d'électrons qui réduit finalement le dioxyde de carbone (CO2) à des hydrates de
carbone.
Avec un nom qui
signifie «feuille verte» en grec, la chlorophylle a été identifiée en 1818 par
Pierre Joseph Pelletier et Joseph Bienaimé Caventou. La chlorophylle est bien connue
pour son aspect vert et pour être pigment photosynthétique le plus abondant sur
Terre. Depuis sa découverte originale, des dizaines de types de molécules de
chlorophylle ont été découverts. Moléculairement, ils sont tous tétrapyrroles
cycliques et contiennent généralement un central magnésium ion. La structure
chimique de la chlorophylle a le potentiel pour gagner ou perdre des électrons
facilement, ce qui est ce qui permet d'absorber les photons et transférer
l'énergie d'excitation et dans le centre de réaction photosynthétique.
La chlorophylle
et les caroténoïdes sont à la fois des pigments collecteurs de lumière, mais la
chlorophylle est la plus abondante et la plus critique pour la photosynthèse.
Les différents types de chlorophylles, travaillant en association, sont
capables d'absorber la lumière sur une grande partie du spectre de la
photosynthèse, de 330-1,050 nanomètres. Une exception est ce qu'on appelle le
«fossé vert," environ 500 nanomètres. Pigments accessoires sont
nécessaires pour combler cette lacune d'absorption.
Une deuxième
limite de chlorophylles découle de la caractéristique même qui les rend tels
pigments puissants dans le système de photosynthèse: leur capacité à maintenir
des états excités de longue durée. Cette capacité, cependant, conduit également
à une tendance à générer des espèces réactives de l'oxygène toxiques. Encore
une fois, les pigments accessoires, les caroténoïdes, en particulier, sont en
mesure d'aider à résoudre ce problème.
Les caroténoïdes
sont des chromophores qui sont souvent de couleur rouge, orange ou jaune. Le
plus connu des caroténoïdes est probablement carotène, qui donne aux carottes
leur couleur orange. Les caroténoïdes ont deux fonctions principales: l'énergie
de la lumière de la récolte pour la photosynthèse et la protection de la
chlorophylle de légers dégâts.
Pour leur
fonction principale, les caroténoïdes absorbent l'énergie de la lumière de
photons. Avec biliprotéines, ils aident à absorber l'énergie de «l'écart
vert" près de 500 nanomètres. Ils ne sont pas en mesure de transférer
cette énergie directement dans la voie de photosynthèse dans le centre de
réaction. Plutôt, ils transfèrent l'énergie d'excitation directement aux
molécules de chlorophylle, qui peut transférer l'énergie de centres
réactionnels et dans la voie de photosynthèse. Les caroténoïdes sont donc
connus comme pigments accessoires, et de la chlorophylle et les caroténoïdes
forment ensemble l'antenne captant la lumière dans les cellules.
Peut-être la
fonction la plus importante de caroténoïdes protège la chlorophylle et la
cellule entourant de légers dégâts. Chlorophylles génèrent souvent des espèces
réactives de l'oxygène toxiques, qui provoquent des dommages cellulaires
divers, et ils sont particulièrement sujets à générer ces radicaux libres dans
des conditions de forte luminosité. Les caroténoïdes sont capables d'absorber
l'excès de lumière, détourné de la chlorophylle. Contrairement à la
chlorophylle, caroténoïdes peuvent sans danger convertir l'énergie d'excitation
excès de chaleur.
