Пігменти листа
Для того щоб світло могло впливати на рослинний організм і, зокрема, бути використаним у процесі фотосинтезу, необхідне його поглинання фоторецепторами-пігментами. Пігменти - речовини, що мають забарвлення. Видима частина спектра представлена довжинами волі від 400 до 800 ім. Органічні речовини, що поглинають світло з довжиною хвилі менше ніж 400 їм, здаються безбарвними.
Хлорофіли
Виділену з листя зелену речовину назвали хлорофілом (від грец. «хлорос» — зелений та «філлон» — лист). Наразі відомо близько 10 хлорофілів. Вони відрізняються за хімічною будовою, фарбуванням, поширенням серед живих організмів. У всіх вищих зелених рослин містяться хлорофілиаіb.Хлорофілсміститься в діатомових водоростях, хлорофілd- у червоних водоростях. Крім того, відомі чотири бактеріохлорофіли (а,b,зіd), що містяться в клітинах фотосинтезуючих бактерій., У клітинах зелених бактерій містяться бактеріохлорофілисіd.У клітинах пурпурових бактерій - бактеріохлорофілиатаb.Основними пігментами, без яких фотосинтез не йде, є хлорофіладля зелених рослин та бактеріохлорофіл для бактерій. Вперше точне уявлення про пігменти зеленого листа було отримано завдяки роботам найбільшого українського ботаніка М. С. Кольори. Він виділив пігменти листа у чистому вигляді та розробив новий хроматографічний метод поділу речовин. ХлорофілиаіЪрозрізняються за кольором. Хлорофіламає синьо-зелений відтінок, а хлорофілЪ- жовто-зелений. Зміст хлорофілуау листі приблизно втричі більший у порівнянні з хлорофіломЪ.
Хімічні властивості хлорофілу
За хімічною будовою хлорофіл - цескладний ефір дикарбонової органічної кислоти - хлорофіліну та двох залишків спиртів - фітолу та метилового. Хлорофілін являє собою азотовмісні металоорганічні сполуки, що відноситься до магній-порфіринів. У центрі молекули хлорофілу розташований атом магнію, який з'єднаний із чотирма азотами піррольних угруповань. У пірольних угрупованнях хлорофілу є система подвійних і простих зв'язків, що чергуються. Це і є хромофорна група хлорофілу, що обумовлює його забарвлення.
Відстань між атомами азоту піррольних угруповань у ядрі хлорофілу становить 0,25 нм. Цікаво, що діаметр атома магнію дорівнює 024 нм. Таким чином, магній майже повністю заповнює простір між атомами азоту піррольних угруповань. Це надає ядру молекули хлорофілу додаткової міцності. Ще К. А. Тимірязєв звернув увагу на близькість хімічної будови двох найважливіших пігментів: зеленого – хлорофілу листя та червоного – геміну крові. Справді, якщо хлорофіл відноситься до магній-порфіринів, то гемін - до залізопорфіринів. Подібність це не випадково і є ще одним доказом єдності всього органічного світу.
Однією із специфічних рис будови хлорофілу є наявність у його молекулі, крім чотирьох гетероциклів, ще одного циклічного угруповання з п'яти вуглецевих атомів — циклопентанону. У циклопептанонному кільці міститься кетогрупа, що має велику реакційну здатність. Є дані, що внаслідок процесу еполізації за місцем цієї кетогрупи до молекули хлорофілу приєднується вода.
Вилучений із листа хлорофіл легко реагує як із кислотами, і з лугами. При взаємодії зі лугом відбувається омилення хлорофілу, внаслідок чого утворюються два спирти та лужна сіль хлорофіліну.В інтактному живому листі від хлорофілу може відщеплюватись фітол під впливом ферменту хлорофілази. При взаємодії зі слабкою кислотою вилучений хлорофіл втрачає зелений колір, утворюється з'єднання феофітин, у якого атом магнію в центрі молекули заміщений на два атоми водню.
Хлорофіл у живій інтактній клітині має здатність до оборотного окислення та відновлення. Здатність до окислювально-відновних реакцій пов'язана з наявністю в молекулі хлорофілу пов'язаних подвійних зв'язків. Ці зв'язки фіксовані не міцно, і за їх переміщенні азот піррольних ядер може окислятися (віддавати електрон) чи приєднувати електрон (відновлюватися).
Важливою властивістю молекул хлорофілу є їхня здатність до взаємодії один з одним. В результаті цього відбувається їх перехід з мономерної в агреговану форму, яка може виникнути в результаті взаємодії двох і більше молекул за їх близького розташування один до одного. У процесі утворення хлорофілу його стан у живій клітині закономірно змінюється. При цьому відбувається його агрегація.