叶绿素(chlorophyll)是类与光合作用(photosynthesis)有关的重要的色素。光合作用是通过合成些有机化合物将光能转变为化学能的过程。叶绿素实际上存在于所有能营光合作用的生物体，包括绿色植物、原核的蓝绿藻(蓝菌)和真核的藻类。叶绿素从光中吸收能量，然后能量被用来将二氧化碳转变为碳水化合物。
叶绿素为镁卟啉化合物，包括叶绿素a、b、c、d、f以及原叶绿素和细菌叶绿素等。去镁叶绿素
化学结构
叶绿素分子结构
19纪初，俄化学家、色层分析法始人M.C.茨韦用吸附色层分析法证明等植物叶子中的叶绿素有两种成分。德H.菲舍尔等经过多年的努力，弄清了叶绿素的复杂的化学结构。1960年美R.B.伍德沃德导的实验室合成了叶绿素a。至此，叶绿素的分子结构得到定论。
叶绿素分子是由两分组成的：核心分是个卟啉环(porphyrin ring)，其能是光吸收;另分是个很长的脂肪烃侧链，称为叶绿醇(phytol)，叶绿素用这种侧链插入到类囊体膜。与含铁的血红素基团不同的是，叶绿素卟啉环中含有个镁原子。叶绿素分子通过卟啉环中单键和双键的改变来吸收可见光。各种叶绿素之间的结构差别很小。如叶绿素a和b仅在吡咯环Ⅱ上的附加基团上有差异：前者是甲基，后者是甲醛基。细菌叶绿素和叶绿素a不同处也只在于卟啉环Ⅰ上的乙烯基换成酮基和环Ⅱ上的对双键被氢化。
化学性质
等植物叶绿体中的叶绿素主要有叶绿素a 和叶绿素b 两种。它们不溶于水，而溶于有机溶剂，如乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等。叶绿素a分子式：C55H72O5N4Mg;叶绿素 b分子式：C55H70O6N4Mg。在颜色上，叶绿素a 呈蓝绿色，而叶绿素b 呈黄绿色。按化学性质来说，叶绿素是叶绿酸的酯，能发生皂化反应。叶绿酸是双羧酸，其中个羧基被甲醇所酯化，另个被叶醇所酯化。
叶绿素分子含有个卟啉环的“头”和个叶绿醇的“尾巴”。镁原子居于卟啉环的中央，偏向于带正电荷，与其相联的氮原子则偏向于带负电荷，因而卟啉具有性，是亲水的，可以与蛋白质结合。叶醇是由四个异戊二烯单位组成的双萜，是个亲脂的脂肪链，它决定了叶绿素的脂溶性。叶绿素不参与氢的传递或氢的氧化还原，而仅以电子传递(即电子得失引起的氧化还原)及共轭传递(直接能量传递)的方式参与能量的传递。
光合作用
光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着
能量的有机物，并且释放出氧的过程。光合作用的步是光能被叶绿素吸收并将叶绿素离子化。产生的化学能被暂时储存在三磷酸腺苷(ATP)中，并终将二氧化碳和水转化为碳水化合物和氧气。
1864年，德科学家萨克斯做了这样个实验：把绿色叶片放在暗处几小时，目的是让叶片中的营养物质消耗掉。然后把这个叶片半曝光，另半遮光。过段时间后，用碘蒸气处理叶片，发现遮光的那半叶片没有发生颜色变化，曝光的那半叶片则呈深蓝色。这实验成地证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。
1880年，德科学家恩吉尔曼用水绵行了光合作用的实验：把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气并且是黑暗的环境里，然后用细的光束照射水绵。通过显微镜观察发现，好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的位附近;如果上述临时装片暴露在光下，好氧细菌则集中在叶绿体所有受光位的周围。恩吉尔曼的实验证明：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物行光合作用的场所。
叶绿素的可见光波段的吸收光谱，在蓝光和红光处各有显著的吸收峰。吸收峰的位置和消光值的大小随叶绿素种类不同而有所不同。叶绿素a大的吸收光的波长在420-663nm，叶绿素b 的大吸收波长范围在460-645nm。当叶绿素分子位于叶绿体膜上时，由于叶绿素与膜蛋白的相互作用，会使光吸收的性稍有改变。
叶绿素的酒溶液在透射光下为翠绿色，而在反射光下为棕红色。
荧光效应
这个红光就是叶绿素受光激发后发射的荧光。这个现象就是荧光现象。其主要原理是由于叶绿素有两个不同的吸收峰。叶绿素吸收光的能力强，如果把叶绿素的丙酮提取液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中有些波长的光被吸收了。因此，在光谱上就出现了黑线或暗带，这种光谱叫吸收光谱。叶绿素吸收光谱的强区域有两个：个是在波长为640nm-660nm的红光分，另个在波长为430nm-450nm的蓝紫光分。对其他光吸收较少，其中对绿光吸收少，由于叶绿素吸收绿光少，所以叶绿素的溶液呈绿色。叶绿素的丙酮提取液在透射光下是翠绿色的，而在反射光下是棕红色的。 叶绿素溶液的荧光可达吸收光的10%左右。而鲜叶的荧光程度较低，占其吸收光的0.1%-1%左右。
荧光效应在植物生理学中有广泛的应用。用这个效应可以研究植物的抗逆生理。因为在逆境下，植物的叶绿素会发生变换，研究其荧光，可以作为植物受逆境胁迫程度的标。另外，还有个磷光效应。就是当荧光出现后，立即中断光源，用灵敏的光学仪器还可在短时间内看到微弱红光，这就是磷光。
生物合成与代谢
叶绿素a的生物合成途径，是由琥珀酰辅酶A和甘氨酸缩合成δ-氨基乙酰丙酸，两个δ-氨基乙酰丙酸缩合成吡
咯衍生物胆色素原，然后再由4个胆色素原聚合成个卟啉环──原卟啉Ⅳ，原卟啉Ⅳ是形成叶绿素和亚铁血红素的共同前体，与亚铁结合就成亚铁血红素，与镁结合就成镁原卟啉。镁原卟啉再接受个甲基，经环化后成为具有Ⅴ环的原脱植醇基叶绿素，后者经光还原、酯化等步骤而形成叶绿素a。
落叶
叶绿素在活体内也和其他物质样处于不断更新状态。它被叶绿素酶分解，或经光氧化而漂白。深秋时许多树种叶片呈美丽的红色，就是因为这时叶绿素降解速度大于合成速度，含量下降，原来被叶绿素所掩盖的类胡萝卜素、花色素的颜色显示出来的缘故。叶绿素含N，Mg，类胡萝卜素不含N，Mg。
在植物衰老和储藏过程中，酶能引起叶绿素的分解破坏。这种酶促变化可分为直接作用和间接作用两类。直接以叶绿素为底物的只有叶绿素酶，催化叶绿素中植醇酯键水解而产生脱植醇叶绿素。脱镁叶绿素也是它的底物，产物是水溶性的脱镁脱植叶绿素，它是橄榄绿色的。叶绿素酶的适温度为60-82℃，100℃时失活。起间接作用的有蛋白酶、酯酶、脂氧合酶、过氧化物酶、果胶酯酶等。蛋白酶和酯酶通过分解叶绿素蛋白质复合体，使叶绿素失去保护而更易遭到破坏。脂氧合酶和过氧化物酶可催化相应的底物氧化，其间产生的物质会引起叶绿素的氧化分解。果胶酯酶的作用是将果胶水解为果胶酸，从而提了质子浓度，使叶绿素脱镁而被破坏。
在活体绿色植物中，叶绿素既可发挥光合作用，又不会发生光分解。但在储藏过程中，叶绿素经常会受到光和氧气作用，被光解为系列小分子物质而褪色。光解产物是乳酸、柠檬酸、琥珀酸、马来酸以及少量丙氨酸。因此，正确选择包装材料和方法以及适当使用抗氧化剂，以防止光氧化褪色。
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