叶绿素是一类以卟啉环为核心的Mg配合物，卟啉环是由4个吡咯环通过次甲基桥连接而成的大型共轭环状结构，是光能吸收的核心骨架。在环的中心，结合一个镁离子（Mg2+），通过4个配位键和环内的氮原子结合，形成稳定的配位结构。缺乏了镁离子，这个卟啉环则无法稳定存在，叶绿素也就合成不了，它就像一把钥匙，可启动叶绿素的光合作用。因此，当植物缺镁时，叶片会失去绿色变成黄色，抑制了光合作用进行。
镁通过调节卟啉环的电子云分布，使叶绿素分子具备吸收可见光的能力，如蓝紫光和红光。空轨道可接受光子能量，促使环内π电子跃迁至激发态，启动光学反应。镁离子的配位环境决定了吸收光谱的峰值位置，匹配太阳光谱中的高能区域。在叶绿体类囊体膜上，叶绿素和蛋白质结合形成光合色素蛋白复合体。镁离子的正电荷有助于稳定叶绿素和周围氨基酸残基的相互作用，维持复合体的空间构象，确保光能从捕光天线高效传递至反应中心。镁离子还参与电子传递链的调控，保障光诱导电荷分离效率。
叶绿素的种类包括叶绿素a、b、c、d、f。其中，叶绿素a存在所有高等植物、藻类等，是光合作用的核心色素。叶绿素b主要存在于高等植物和绿藻中，辅助吸收光能并传递给叶绿素a。叶绿素b比叶绿素a多1个氧原子，叶绿素a化合物结构整体对称性高，是非极性化合物，易溶于甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂，不溶于水。人体无法合成叶绿素，必须通过食物（深绿色蔬菜、海藻等）摄入。
叶绿素a和b的检测方法包括分光光度法，加入有机溶剂（如无水乙醇、丙酮或混合液）和少量石英砂研磨，加入少量碳酸钙中和酸性，防止叶绿素分解。将研磨液转移至试管，用提取液定容至一定体积。用分光光度计，以提取液为参比，分别测定提取液在叶绿素a和b最大吸收波长处的吸光度。将吸光度值代入公式，计算叶绿素a和b的浓度，再根据提取液体积和样品鲜重，换算出单位质量的含量（如mg/g）。液相色谱法，采用C18反相色谱柱，叶绿素疏水卟啉环和色谱柱相互作用。采用80%甲醇水（0.1%三乙胺）为初始流动相，梯度洗脱。流速1ml/min，柱温25℃。紫外检测器，叶绿素a在430nm，叶绿素b在453nm。