葉綠素(chlorophyll)是類與光合作用(photosynthesis)有關的重要的色素。光合作用是通過合成些有機化合物將光能轉變為化學能的過程。葉綠素實際上存在于所有能營光合作用的生物體，包括綠色植物、原核的藍綠藻(藍菌)和真核的藻類。葉綠素從光中吸收能量，然后能量被用來將二氧化碳轉變為碳水化合物。
葉綠素為鎂卟啉化合物，包括葉綠素a、b、c、d、f以及原葉綠素和細菌葉綠素等。去鎂葉綠素
化學結構
葉綠素分子結構
19紀初，俄化學家、色層分析法始人M.C.茨韋用吸附色層分析法證明等植物葉子中的葉綠素有兩種成分。德H.菲舍爾等經過多年的努力，弄清了葉綠素的復雜的化學結構。1960年美R.B.伍德沃德導的實驗室合成了葉綠素a。至此，葉綠素的分子結構得到定論。
葉綠素分子是由兩分組成的：核心分是個卟啉環(porphyrin ring)，其能是光吸收;另分是個很長的脂肪烴側鏈，稱為葉綠醇(phytol)，葉綠素用這種側鏈插入到類囊體膜。與含鐵的血紅素基團不同的是，葉綠素卟啉環中含有個鎂原子。葉綠素分子通過卟啉環中單鍵和雙鍵的改變來吸收可見光。各種葉綠素之間的結構差別很小。如葉綠素a和b僅在吡咯環Ⅱ上的附加基團上有差異：前者是甲基，后者是甲醛基。細菌葉綠素和葉綠素a不同處也只在于卟啉環Ⅰ上的乙烯基換成酮基和環Ⅱ上的對雙鍵被氫化。
化學性質
等植物葉綠體中的葉綠素主要有葉綠素a 和葉綠素b 兩種。它們不溶于水，而溶于有機溶劑，如乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等。葉綠素a分子式：C55H72O5N4Mg;葉綠素 b分子式：C55H70O6N4Mg。在顏色上，葉綠素a 呈藍綠色，而葉綠素b 呈黃綠色。按化學性質來說，葉綠素是葉綠酸的酯，能發生皂化反應。葉綠酸是雙羧酸，其中個羧基被甲醇所酯化，另個被葉醇所酯化。
葉綠素分子含有個卟啉環的“頭”和個葉綠醇的“尾巴”。鎂原子居于卟啉環的中央，偏向于帶正電荷，與其相聯的氮原子則偏向于帶負電荷，因而卟啉具有性，是親水的，可以與蛋白質結合。葉醇是由四個異戊二烯單位組成的雙萜，是個親脂的脂肪鏈，它決定了葉綠素的脂溶性。葉綠素不參與氫的傳遞或氫的氧化還原，而僅以電子傳遞(即電子得失引起的氧化還原)及共軛傳遞(直接能量傳遞)的方式參與能量的傳遞。
光合作用
光合作用是綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著
能量的有機物，并且釋放出氧的過程。光合作用的步是光能被葉綠素吸收并將葉綠素離子化。產生的化學能被暫時儲存在三磷酸腺苷(ATP)中，并終將二氧化碳和水轉化為碳水化合物和氧氣。
1864年，德科學家薩克斯做了這樣個實驗：把綠色葉片放在暗處幾小時，目的是讓葉片中的營養物質消耗掉。然后把這個葉片半曝光，另半遮光。過段時間后，用碘蒸氣處理葉片，發現遮光的那半葉片沒有發生顏色變化，曝光的那半葉片則呈深藍色。這實驗成地證明了綠色葉片在光合作用中產生了淀粉。
1880年，德科學家恩吉爾曼用水綿行了光合作用的實驗：把載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣并且是黑暗的環境里，然后用細的光束照射水綿。通過顯微鏡觀察發現，好氧細菌只集中在葉綠體被光束照射到的位附近;如果上述臨時裝片暴露在光下，好氧細菌則集中在葉綠體所有受光位的周圍。恩吉爾曼的實驗證明：氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物行光合作用的場所。
葉綠素的可見光波段的吸收光譜，在藍光和紅光處各有顯著的吸收峰。吸收峰的位置和消光值的大小隨葉綠素種類不同而有所不同。葉綠素a大的吸收光的波長在420-663nm，葉綠素b 的大吸收波長范圍在460-645nm。當葉綠素分子位于葉綠體膜上時，由于葉綠素與膜蛋白的相互作用，會使光吸收的性稍有改變。
葉綠素的酒溶液在透射光下為翠綠色，而在反射光下為棕紅色。
熒光效應
這個紅光就是葉綠素受光激發后發射的熒光。這個現象就是熒光現象。其主要原理是由于葉綠素有兩個不同的吸收峰。葉綠素吸收光的能力強，如果把葉綠素的丙酮提取液放在光源與分光鏡之間，可以看到光譜中有些波長的光被吸收了。因此，在光譜上就出現了黑線或暗帶，這種光譜叫吸收光譜。葉綠素吸收光譜的強區域有兩個：個是在波長為640nm-660nm的紅光分，另個在波長為430nm-450nm的藍紫光分。對其他光吸收較少，其中對綠光吸收少，由于葉綠素吸收綠光少，所以葉綠素的溶液呈綠色。葉綠素的丙酮提取液在透射光下是翠綠色的，而在反射光下是棕紅色的。 葉綠素溶液的熒光可達吸收光的10%左右。而鮮葉的熒光程度較低，占其吸收光的0.1%-1%左右。
熒光效應在植物生理學中有廣泛的應用。用這個效應可以研究植物的抗逆生理。因為在逆境下，植物的葉綠素會發生變換，研究其熒光，可以作為植物受逆境脅迫程度的標。另外，還有個磷光效應。就是當熒光出現后，立即中斷光源，用靈敏的光學儀器還可在短時間內看到微弱紅光，這就是磷光。
生物合成與代謝
葉綠素a的生物合成途徑，是由琥珀酰輔酶A和甘氨酸縮合成δ-氨基乙酰丙酸，兩個δ-氨基乙酰丙酸縮合成吡
咯衍生物膽色素原，然后再由4個膽色素原聚合成個卟啉環──原卟啉Ⅳ，原卟啉Ⅳ是形成葉綠素和亞鐵血紅素的共同前體，與亞鐵結合就成亞鐵血紅素，與鎂結合就成鎂原卟啉。鎂原卟啉再接受個甲基，經環化后成為具有Ⅴ環的原脫植醇基葉綠素，后者經光還原、酯化等步驟而形成葉綠素a。
落葉
葉綠素在活體內也和其他物質樣處于不斷更新狀態。它被葉綠素酶分解，或經光氧化而漂白。深秋時許多樹種葉片呈美麗的紅色，就是因為這時葉綠素降解速度大于合成速度，含量下降，原來被葉綠素所掩蓋的類胡蘿卜素、花色素的顏色顯示出來的緣故。葉綠素含N，Mg，類胡蘿卜素不含N，Mg。
在植物衰老和儲藏過程中，酶能引起葉綠素的分解破壞。這種酶促變化可分為直接作用和間接作用兩類。直接以葉綠素為底物的只有葉綠素酶，催化葉綠素中植醇酯鍵水解而產生脫植醇葉綠素。脫鎂葉綠素也是它的底物，產物是水溶性的脫鎂脫植葉綠素，它是橄欖綠色的。葉綠素酶的適溫度為60-82℃，100℃時失活。起間接作用的有蛋白酶、酯酶、脂氧合酶、過氧化物酶、果膠酯酶等。蛋白酶和酯酶通過分解葉綠素蛋白質復合體，使葉綠素失去保護而更易遭到破壞。脂氧合酶和過氧化物酶可催化相應的底物氧化，其間產生的物質會引起葉綠素的氧化分解。果膠酯酶的作用是將果膠水解為果膠酸，從而提了質子濃度，使葉綠素脫鎂而被破壞。
在活體綠色植物中，葉綠素既可發揮光合作用，又不會發生光分解。但在儲藏過程中，葉綠素經常會受到光和氧氣作用，被光解為系列小分子物質而褪色。光解產物是乳酸、檸檬酸、琥珀酸、馬來酸以及少量丙氨酸。因此，正確選擇包裝材料和方法以及適當使用抗氧化劑，以防止光氧化褪色。
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