葉綠素和類胡蘿卜素都包埋在類囊體膜中，與蛋白質結合在一起，組成色素蛋白復合體， 根據功能來區分，葉綠體色素可分為二類：
（1）作用中心色素：葉綠素分子含有一個卟啉環的“頭部”和一個葉綠醇的“尾部”，呈蝌蚪型，大卟啉環由四個小吡咯環以四個含有雙鍵的甲烯基（-CH=）連接而成。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，因而其“頭部”具有極性，是親水的，可以與膜上的蛋白質結合；而其“尾部”是葉綠酸的雙羧基被甲醇和葉醇所酯化后形成的脂肪鏈，具疏水親脂性，可以與膜上的雙卵磷脂層結合，因此，這決定了葉綠素分子在類囊體膜上是有規則的定向排列。極少數具特殊狀態的chla分子，其卟啉環上的共軛雙鍵易被光激發而使電子與電荷分離，引起光能轉化為電能的重要反應，因此這些chla分子是光合作用的重要色素，稱“作用中心色素”；
（2）天線色素（聚光色素）：沒有光化學活性，只有收集光能的作用，包括大部分chla 和全部chlb、胡蘿卜素、葉黃素。這些色素排列在一起，象漏斗一樣，把光傳遞集中到作用中心色素，引起光化學反應。類胡蘿卜素還是一種保護性色素，在光過強時，可耗散過剩激發能，消除活性氧自由基，防止光合器官被氧化損傷。