Klorofylli ja karotenoidit ovat molemmat pigmenttejä tai kromoforeja, jotka osallistuvat fotosynteesiin. Sekä klorofylli että karotenoidit ovat vastuussa valon keräämisestä, fotonien absorboimisesta ja viritysenergian siirtämisestä fotosynteettiseen reaktiokeskukseen. Ainoastaan klorofylli toimii kuitenkin reaktiokeskuksen sisällä varauksen erottamiseksi solukalvon läpi. Klorofylli käynnistää sarjan elektroninsiirtoreaktioita, jotka lopulta vähentävät hiilidioksidia (CO2) hiilihydraateiksi.
Kun nimi tarkoittaa kreikan kielellä vihreää lehteä, klorofylli tunnistettiin ensimmäisen kerran vuonna 1818 Pierre Joseph Pelletierin ja Joseph Bienaime Caventoun toimesta. Klorofylli on tunnettu vihreästä ulkonäöstään ja siitä, että se on maailman runsain fotosynteettinen pigmentti. Alkuperäisen löytönsä jälkeen on löydetty kymmeniä klorofyllimolekyylejä. Molekyylisesti ne ovat kaikki syklisiä tetrapyrrooleja ja sisältävät yleensä keskusmagnesiumionia. Klorofyllin kemiallinen rakenne voi saada tai menettää elektroneja helposti, minkä ansiosta se voi absorboida fotoneja ja siirtää viritysenergian fotosynteettiseen reaktiokeskukseen ja sen sisällä.
Klorofylli ja karotenoidit ovat molemmat valoa kerääviä pigmenttejä, mutta klorofylli on yleisin ja kriittisin fotosynteesille. Eri klorofyllityypit, jotka toimivat yhdessä, kykenevät absorboimaan valoa suurelta osin fotosynteettistä spektriä, 330-1,050 500 nanometriä. Yksi poikkeus on niin kutsuttu vihreä aukko, noin XNUMX nanometriä. Tämän imeytymisaukon täyttämiseksi tarvitaan lisäpigmenttejä.
Toinen klorofyllien rajoitus johtuu siitä ominaispiirteestä, joka tekee niistä niin voimakkaita pigmenttejä fotosynteesijärjestelmässä: niiden kyvystä ylläpitää pitkäikäisiä virittyneitä tiloja. Tämä kyky johtaa kuitenkin myös taipumukseen tuottaa myrkyllisiä reaktiivisia happilajeja. Jälleen lisäpigmentit, erityisesti karotenoidit, voivat auttaa ratkaisemaan tämän ongelman.
Karotenoidit ovat kromoforeja, jotka ovat yleensä punaisia, oransseja tai keltaisia. Tunnetuin karotenoidi on luultavasti karoteeni, joka antaa porkkanoille oranssin värin. Karotenoideilla on kaksi päätehtävää: kerätä valoenergiaa fotosynteesiin ja suojata klorofylli valovaurioilta.
Ensisijaisen tehtävänsä vuoksi karotenoidit absorboivat valoenergiaa fotoneista. Yhdessä biliproteiinien kanssa ne auttavat absorboimaan energiaa “vihreään rakoon” lähellä 500 nanometriä. He eivät pysty siirtämään tätä energiaa suoraan reaktiokeskuksen fotosynteesireitille. Pikemminkin ne siirtävät viritysenergian suoraan klorofyllimolekyyleihin, jotka sitten siirtävät energian reaktiokeskuksiin ja fotosynteesireitille. Karotenoidit tunnetaan siten lisäpigmenteinä, ja klorofylli ja karotenoidit muodostavat yhdessä valoa keräävän antennin soluissa.
Ehkä karotenoidien tärkein tehtävä on suojata klorofylli ja ympäröivä solu valovaurioilta. Klorofyllit tuottavat usein myrkyllisiä reaktiivisia happilajeja, jotka aiheuttavat erilaisia soluvaurioita, ja ne ovat erityisen alttiita tuottamaan tällaisia vapaita radikaaleja korkeissa valo -olosuhteissa. Karotenoidit kykenevät absorboimaan ylimääräisen valon ja siirtämään sen pois klorofyllistä. Toisin kuin klorofylli, karotenoidit voivat vaarattomasti muuttaa ylimääräisen viritysenergian lämmöksi.