В чем преимущества хлорофилла по сравнению с другими пигментами?
Становление пигментных систем первичных фототрофных организмов происходило путем их усложнения и совершенствования в соответствии с неизбежными изменениями условий среды на ранних этапах становления жизни на Земле. При этом химическая структура молекул пигментов видоизменялась так, чтобы максимум поглощения был в той области спектра, лучи которой были самыми по интенсивности в течение всего светового дня. Этому условию соответствует только красный свет, количество которого в световом потоке почти одинакова от восхода до захода Солнца, мало изменяясь даже в облачные дни. Свет других участков спектра характеризуется чрезмерным полуденным максимумом, что очень затрудняло бы осуществление светозависимый реакций.
Строение отобранной таким образом молекулы хлорофилла определяла и другой максимум ее поглощения в сине-фиолетовой области спектра. Однако необходимость защиты от енергоемкиших квантов обусловила появление каротиноидов и их сочетание с хлорофиллом. Интенсивно поглощая сине-фиолетовый свет, каротиноиды предохраняют хлорофилл от фотодинамической разрушения и еще передают ему часть поглощенной энергии.
Преимущества хлорофилла над другими вероятными претендентами на ведущую роль в фотосинтезе определились и дополнительными его свойствами: а) включение в состав молекулы атома магния, который предоставил ему зеленого цвета б) гидрофильная тетрапирольна «головка» и гидрофобный фитольний «хвост» молекулы хлорофилла обеспечили эффективное структурно пространственное включение ее в мембраны тилакоидов в) наличие системы сопряженных (конъюгированных) двойных связей обеспечило устойчивость молекулы до температуры и химических факторов г) в зависимости от степени агрегации молекул, хлорофилл может находиться в нескольких разных спектральных формах д) особенность строения молекулы хлорофилла определяет легкую возбудимость его электронов, е) избыток поглощенной энергии, как правило, превращается в красный свет флуоресценции, которое снова может поглотиться смежными молекулами.
