Pigmenter er molekyler som kan absorbere lysenergi, og når pigmentet absorberer et foton (hν) så skifter pigmentet fra grunntilstanden med elektroner i molekylorbitaler med lavt energinivå til et eksitert nivå (pigment*),hvor et elektron har fått et høyere energinivå
pigment + hν → pigment*
Overgangen til et eksitert nivå følger kvantemekaniske lover, og skjer bare hvis lysenergien til fotonet passer akkurat med energigapet mellom grunntilstand og eksitert nivå for elektronet.
I karbon-dobbeltbindingene er det delokaliserte pi-elektroner (π-elektroner) i molekylorbitaler, i alt 24 pi-elektroner. I hver pi-orbital er det to elektroner med motsatte spinn. Det betyr at det for eksitert klorofyll er to eksiterte nivåer, andre singlett hvor blått lys har nok energi til å eksitere, og første singlett, et lavere nivå hvor rødt lys har nok energi til å eksitere. Singlett vil si at molekylet i den høyeste opptatte molekylorbitalen (HOMO) har et elektronpar med motsatte antiparallelle spinn. Det eksiterte elektronet og elektronet som blir igjen i grunntilstanden har motsatt spinn. Levetiden for andre singlett er meget kort, og elektronet faller ned til første singlett og kvitter seg med energiforskjellen mellom disse to nivåene i form av varme og vibrasjon.
Et π-elektron i grunntilstanden som blir truffet av et foton blir eksitert til en π-antibindende orbital (π∗). En molekylorbital angir sannsynlighetstettheten for å treffe på et elektron i molekylet. Eksitasjonsenergien kan bli overført til andre klorofyllmolekyler ved resonans. Ifølge Franck-Codon-prinsippet er absorpsjonen og emisjonen av lyskvantet meget rask, og skjer i løpet av picosekunder (1 ps = 10-12 s) sammenlignet med hastigheten til molekylære vibrasjoner. Energien kan derfor overføres fra et eksitert pigment til det neste ved induktiv resonans (Förster resonansenergioverføring). Dette forutsetter tilstrekkelig nærhet mellom molekylene, og gunstig romlig orientering. Eksitasjonsenergien blir via flere klorofyllmolekyler overført til et eksitert reaksjonssenterklorofyll, P680* i fotosystem II og P700* i fotosystem I. Disse er spesielle klorofyll a-molekyler som kan avgi et elektron (e-) i en ladningsseparasjon
P680* → P680+ + e-
Eksitert P680* reduserer elektronakseptoren feofytin, og derved er lysenergi omdannet til kjemisk energi. Feofytin er et klorofyllmolekyl hvor magnesium (Mg2+) i kjernen er fjernet. Feofytin er den formen av klorofyll som mottar elektroner fra eksitert reaksjonssenterklorofyll, og fanger og fikserer derved lysenergien. Det avgitte elektronet fra P680* blir erstattet med et elektron som kommer fra oksidasjon av vann. Feofytin uten fytolhalen kalles feoforbid.
Kommentarer
Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.
Du må være logget inn for å kommentere.