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8.2B:光の吸収

顔料を理解する

異なる種類の顔料が存在し、それぞれが可視光の特定の波長または色のみを吸収するように進化してきた。 顔料は吸収することができない波長を反映するか、または送信し対応する色で現われるようにします。

クロロフィルとカロテノイドは、植物や藻類に見られる光合成色素の二つの主要なクラスであり、各クラスは、顔料分子の複数のタイプを持っています。

五つの主要なクロロフィルがあります: bacteriochlorophyllと呼ばれる原核生物に見られる関連分子とともに、a、b、cおよびd。

数十の異なる形態では、カロテノイドは色素のはるかに大きなグループです。 トマトの赤(リコピン)、トウモロコシの種(ゼアキサンチン)の黄色、またはオレンジの皮(β-カロチン)のオレンジのような果物に見られるカロテノイドは、種子を分散させる生物を引き付けるために使用される。 光合成では、カロテノイドは、余分なエネルギーの処分のための非常に効率的な分子である光合成色素として機能する。 葉が完全な太陽にさらされると、光依存反応は膨大な量のエネルギーを処理するために必要とされ、そのエネルギーが適切に処理されなければ、重大な損 従って、多くのカロテノイドはthylakoid膜で余分なエネルギーを吸収し、安全に熱としてそのエネルギーを解放するために貯えられます。

顔料の各タイプは、それが吸収スペクトルである可視光から吸収する波長の特定のパターンによって識別することができます。

クロロフィルaは青紫色の領域で光を吸収し、クロロフィルbは赤青色の光を吸収する。 緑色は反射または透過するため、クロロフィルは緑色に見えます。 カロテノイドは青緑およびすみれ色の地域のライトを吸収し、より長い黄色、赤い、およびオレンジ波長を反映します。

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図\(\PageIndex{1}\):クロロフィルaおよびb:(a)クロロフィルa、(b)クロロフィルb、および(c)β-カロチンは、チラコイド膜に見られる疎水性有機色素です。 赤いボックスに示されている部分を除いて同一のクロロフィルaとbは、葉の緑色を担当しています。 β-カロチンは、ニンジンのオレンジ色を担当しています。 各顔料に(d)独特な吸光度スペクトルがあります。

多くの光合成生物は、顔料の混合物を持っています。 このようにして、生物はより広い範囲の波長からエネルギーを吸収することができます。 すべての光合成生物が日光に完全にアクセスできるわけではありません。 いくつかの生物は水中で成長し、光の強度と品質が低下し、深さとともに変化します。 他の生物は光のための競争の中で成長します。 熱帯雨林の床の植物は、背の高い木が日光のほとんどを吸収し、残りの日射量を散乱させるため、通過する光を吸収することができなければならない

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図\(\PageIndex{1}\):植物の色素:一般的に日陰で成長する植物は、クロロフィル色素の相対濃度を変えることによって低レベルの光に適応している。光合成生物を研究するとき、科学者は分光光度計を使用して存在する色素の種類を決定することができます。 これらの機器は、物質が吸収できる光の波長を区別することができます。 分光光度計は透過光を測定し、吸収を計算します。 葉から色素を抽出し、これらのサンプルを分光光度計に入れることによって、科学者は生物が吸収できる光の波長を特定することができます。