Passando la luce bianca attraverso un prisma si separa la luce in diverse lunghezze d’onda, che appaiono come un arcobaleno di colori. L’ordine dei colori è determinato dalla lunghezza d’onda della luce. Per la luce visibile, il rosso ha la lunghezza d’onda più lunga e il viola ha la lunghezza d’onda più corta. Tuttavia, la luce visibile è solo una piccola parte dello spettro elettromagnetico. L’energia è inversamente proporzionale alla lunghezza d’onda: le lunghezze d’onda più lunghe hanno meno energia di quelle più corte. Per esempio, la luce UV ha una lunghezza d’onda più corta e più energia della luce visibile.
Un pigmento è qualsiasi sostanza che assorbe la luce. Il colore del pigmento deriva dalle lunghezze d’onda della luce che vengono riflesse, o in altre parole, quelle lunghezze d’onda non assorbite. La clorofilla, il pigmento verde comune a tutte le cellule fotosintetiche, assorbe tutte le lunghezze d’onda della luce visibile tranne il verde, che riflette. Questo è il motivo per cui le piante ci appaiono verdi. I pigmenti neri assorbono tutte le lunghezze d’onda della luce visibile che li colpisce. I pigmenti bianchi riflettono la maggior parte delle lunghezze d’onda che li colpiscono.
Ogni pigmento ha un caratteristico spettro di assorbimento che descrive come assorbe o riflette diverse lunghezze d’onda della luce. Le lunghezze d’onda assorbite dalla clorofilla e da altri pigmenti fotosintetici generano elettroni per alimentare la fotosintesi. Tutti gli organismi fotosintetici hanno la clorofilla a che assorbe le lunghezze d’onda viola-blu e rosso-arancio. La clorofilla a riflette le lunghezze d’onda verde e giallo-verde.
I pigmenti fotosintetici accessori, tra cui la clorofilla b e il beta-carotene, assorbono l’energia che la clorofilla a non assorbe. La clorofilla innesca una reazione chimica solo quando è associata a proteine incorporate in una membrana, come nelle membrane tilakoidi del cloroplasto o negli infoldings di membrana che si trovano nei procarioti fotosintetici.
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