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, détourner de la chlorophylle. Contrairement à la chlorophylle, caroténoïdes peuvent sans danger convertir l'énergie d'excitation excès de chaleur.