Пігменти, що локалізуються в пластидах і беруть участь в процесах фотосинтезу, належать до трьох добре відомим класах. Це хлорофіли, каротиноїди і фікобілінпротеіди. Всі вони входять до складу пігментних систем у вигляді хромопротеидов, т. Е. Пігмент-білкових комплексів.
В основі будови хлорофілів лежить так званий Mg-порфіриновий скелет. Крім того, є різні заступники, наприклад дітерпеновий спирт фитол, що надають молекулі хлорофілу здатність вбудовуватися в ліпідний шар біологічних мембран (рис. 11).
Існує кілька модифікацій хлорофілів (а, b, с, d). відрізняються системою сполучених зв'язків в молекулі і заступниками, а отже, і спектрами поглинання. Всі рослини і оксіфотобактеріі в якості основного пігменту містять синьо-зелений хлорофіл а, а в якості
додаткових - зелено-жовтий хлорофіл в (всі вищі рослини, зелені і евгленовие водорості). У бурих і діатомових водоростей і динофлагеллят замість хлорофілу в функціонує хлорофіл с. а у багрянок - хлорофіл d 1.
У хлоропластах хлорофіл та інші пігменти, занурені в тилакоїди, зібрані в функціональні одиниці (по 250-400 молекул), звані фотосистемою. Велика частина молекул хлорофілу (антенні пігменти) поглинає енергію світла, що супроводжується їх збудженням, т. Е. Запасанием енергії всередині молекул, яка передається реакційним центрам фотосистеми. Менша частина молекул включена до складу цих реакційних центрів і безпосередньо бере участь у фотохімічних реакціях.
Хлорофіли легко витягуються з рослин водою і можуть використовуватися в якості природних зелених барвників в харчовій промисловості і медицині.
Каротиноїди - жовті, оранжеві або червоні пігменти, синтезовані рослинами (а також бактеріями і грибами), не розчинні у воді. Каротиноїди частково виконують роль додаткових фотосинтезуючих пігментів, але при цьому можуть здійснювати й інші функції, з фотосинтезом не зв'язані. До каротиноїдів відносяться широко поширені каротини і ксантофилл. За хімічною природою це ізопреноїдного вуглеводні, що містять 40 вуглецевих атомів (рис. 12). Ксантофилл - окислені каротини. Особливо багаті каротинами зелене листя деяких рослин (наприклад, шпинату), коренеплоди моркви, плоди шипшини, смородини, томата і ін. У рослин каротиноїди представлені головним чином фізіологічно найбільш активним # 946; -каротином. Каротин поряд з ксантофилла нерідко обумовлюють забарвлення тих чи інших організмів. Наприклад, забарвлення пурпурних бактерій пояснюється наявністю
Мал. 11 Структурні формули найважливіших хлорофілів
Мал. 12. Структурна формула # 946; -каротину
ксантофиллов типу Роботіні і спирилл отоксіна; коричнева - бурих і діатомових водоростей - фукоксантин.
Тварини і людина не здатні до синтезу каротиноїдів, але, отримуючи їх з їжею, використовують для синтезу вітаміну А. Каротиноїди, подібно хлорофілу, дуже слабо пов'язані з білками, вони легко витягуються з рослин і використовуються в якості лікарських засобів і барвників.
Фікобілінпротеіди характерні для хлоропластів, ціанобактерій, багрянок і кріптофітових водоростей. Вони, як і каротиноїди, беруть участь у фотосинтезі, доставляючи поглинену енергію світла до молекул хлорофілу. Фікобіліни - стійкі пігмент-білкові комплекси, добре розчинні у воді. В їх основі лежать хромофорні групи, близькі до жовчним пігментів. Відомі два типи фікобілінпротеідов: сині Фікоціанін і червоні фикоеритрини (рис. 13).
1 Фотосинтезирующие бактерії (НЕ ціанобактерії) містять особливі пігменти - або бактеріохлорофіл (пурпурні бактерії), або хлоробіум-хлорофіл (зелені сірчані бактерії). Хлоробіум-хлорофіл містить замість залишку фитола залишок сесквітерпеноідного з'єднання - фарнезен.