Pigmenttijärjestelmien

Pigmenttijärjestelmien ovat fotobiologisia kokonaisuuksia, jotka keräävät valoa ja siirtävät energian reaktiokeskuksiin soluissa. Ne koostuvat pigmenttipigmenteistä sekä niihin kiinnittyvistä proteiineista, ja ne sijaitsevat pääasiassa kalvopinnilla soluissa kuten tylakoideissa kasvien ja vihreiden alkueliöiden soluissa. Tarkoituksena on muuntaa valon energia kemialliseksi energiaksi sekä valon absorboimisesta että sen siirtämisestä kehittyviin reaktiokeskuksiin.

Fotosynteesissä tärkeimmät pigmenttijärjestelmät ovat fotosysteemit I ja II (PSI ja PSII). Ne muodostavat lumenin ja tylakoidikalvon kautta etenevän energian siirtosarjan. PSI:n reaktiokeskus sijaitsee keskuksella, joka absorboi valoa ja tuottaa voimakasta sähköistä varautumista (P700). PSII:ssa reaktiokeskus absorboi valoa ja tuottaa P680, jonka kautta elektroni siirtyy elektroninsiirtoketjuun ja lopulta NADPH:n ja ATP:n tuotantoon. Jokaisessa järjestelmässä on antennirakenteita, jotka keräävät valoa ja välittävät energian reaktiokeskuksiin exciton siirron avulla.

Pigmenttien koostumus vaihtelee organismien mukaan. Kasveissa ja vihreissä algeissa keskeiset pigmentit ovat klorofylli a ja b sekä karotenoidit. Syanobakteereilla ja joillakin levillä on phycobiliproteiineihin perustuvia antenneja. Eri pigmentit mahdollistavat laajankin valon spektrin hyödyntämisen ja sopeutumisen eri ympäristöihin.

Säätely, kuten valon määrän mukaan tapahtuva state- siirto ja NPQ-hyväksikäyttö, ohjaa energian keräämistä ja suojaa ylikuumenemiselta. Pigmenttijärjestelmien tuntemus on keskeistä sekä perusfotosynteesiin että biomimetiikkaan ja keinovalon tutkimukseen.