رنگدانه ها ترکیبات شیمیایی ای هستند که تنها طول موج های مشخصی از نور مریی را منعکس می کنند. این باعث می شود چیزها رنگارنگ ظاهر شوند. گل ها، مرجان ها و حتی پوست جانوران حاوی رنگدانه هایی است که موجب می شود آنها رنگی به نظر برسند. رنگدانه ها می توانند طول موج های خاصی را جذب کنند که این کار حتی مهم تر از بازتاب نور است .
از آنجایی که رنگدانه ها با نور فعل و انفعال انجام می دهند تا تنها طول موج های خاصی را جذب کنند، برای گیاهان و آتوتروف های دیگر مفیدند. (آتوفروف ها موجودات زنده ای هستند که غذایشان را با استفاده از فتوسنتز می سازند.) در گیاهان، جلبک ها و سیانو باکتری ها، رنگدانه ها وسیله ای هستند که انرژی نور خورشید را برای انجام فتوسنتز به دام می اندازند. با این حال، از آنجایی که هر رنگدانه با تنها یک محدوده باریک از طیف فعل و انفعال انجام می دهد، معمولاً نیاز است که چند نوع رنگدانه ساخته شود. هر یک رنگ متفاوت برای به دام انداختن مقدار بیشتری از انرژی خورشید است.
رنگدانه ها در سه دسته ی اصلی قرار دارند.
• کلروفیل ها: رنگدانه هایی سبزند که حاوی یک حلقه پورفیرینند. حلقه پورفیرین (porphyrin) یک مولکول حلقوی شکل پایدار است که الکترون ها آزادند در اطراف آن از نقطه ای به نقطه ای دیگر بروند.از آنجایی که الکترون ها آزادانه اطراف حلقه پورفیرین حرکت می کنند، حلقه پورفیرین این قابلیت را دارد تا الکترون ها را به آسانی به دست بیاورد یا از دست بدهد. بنابراین قابلیت این را دارد تا الکترون های انرژی دار را برای مولکول های دیگر فراهم کند.این فرایندی اساسی است که به وسیله آن کلروفیل انرژی نور خورشید را به دام می اندازد .
چند نوع کلروفیل وجود دارد، مهم ترین آنها کلروفیل “a” است. این کلروفیل، مولکولی است که با عبور دادن الکترون های انرژی یافته خود به سوی مولکول هایی که قند تولید می کنند فتوسنتز را امکان پذیر می کند. تمامی گیاهان، جلبک ها و سیانوباکتری ها که فتوسنتز انجام می دهند حاوی کلروفیل نوع“a” هستند. نوع دوم کلروفیل ها کلروفیل ” b ” است که تنها در ” جلبک سبز” و در گیاهان وجود دارد. نوع سوم کلروفیل که شایع تر است، کلروفیل “c” نامیده می شود و تنها در اعضای فتوسنتزی کرومیستاChromista) ، گروه بزرگ یوکاریوتی) مچنین دیوتاژکدارها(dinoflagellates) یافت می شود.
• کاروتنوئیدها معمولاً رنگدانه های قرمز، نارنجی و زردند و حاوی ترکیبات آشنای کاروتن هستند که هویج رنگش را از آن دارد. این ترکیبات از دو حلقه شش کربنی کوچک که به وسیله ” زنجیره ای ” از اتم های کربن به هم متصل می شوند تشکیل شده اند. در نتیجه کاروتنوئیدها در آب محلول نیستند و باید به غشاهای داخل سلول متصل شوند. کاروتنوئیدها نمی توانند انرژی نور خورشید را به طور مستقیم به مسیر فتوسنتزی انتقال دهند، اما باید انرژی جذب شده خود را به کلروفیل منتقل کنند. به همین دلیل، آنها رنگدانه های فرعی نامیده می شوند. یکی از رنگدانه فرعی بسیار قابل مشاهده فیوکوکسنتین(fucoxanthin) ، است که رنگدانه ای قهوه ای است و رنگ کتانجک و دیگر جلبک قهوه ای و همچنین دیاتوم ها (جلبک های تک سلولی) از آن است.
•فایکوبیلین ها (Phycobilins) رنگدانه های محلول در آب هستند و بنابراین در سیتوپلاسم و یا در استرومای کلروپلاست یافت می شوند.آنها تنها در سیانو باکتری ها و شاخه جلبک های قرمز(Rhodophyta) وجود دارند.
تصویر سمت راست دو نوع از فایکوبیلین ها را نشان می دهد که از این ” جلبک ” استخراج شده اند. آمپول سمت چپ حاوی فایکوبیلین، رنگدانه مایل به آبی است. آمپول سمت راست حاوی رنگدانه مایل به قرمز فایکوریترین است.
فایکوبیلین ها نه تنها برای موجودات زنده ای مفیدند که از آنها برای غوطه ور شدن در انرژی نورانی استفاده می کنند، بلکه همچنین استفاده پژوهشی هم دارند. هم فایکوساینن phycocyaninو هم فلورسانس فایکورترنphycoerythrin در یک طول موج خاص هستند. به همین خاطر زمانی که در معرض نور قوی قرار می گیرند، انرژی نورانی را جذب می کنند و آن را با ساطع کردن نور از یک محدوده بسیار باریک از طول موج ها آزاد می کنند. نور تولید شده به وسیله این فلورسانس بسیار مشخص و قابل اطمینان است به طوری که فایکوبیلین ها ممکن است به عنوان برچسب مواد شیمیایی مورد استفاده قرار گیرند.
