Chlorofilas ir karotinoidai yra pigmentai arba chromoforai, dalyvaujantys fotosintezėje. Tiek chlorofilas, tiek karotenoidai yra atsakingi už šviesos surinkimą, fotonų sugėrimą ir sužadinimo energijos perdavimą į fotosintezės reakcijos centrą. Tačiau tik chlorofilas veikia reakcijos centre ir atlieka krūvio atskyrimą per ląstelės membraną. Būtent chlorofilas sukelia elektronų perdavimo reakcijų seriją, kurios galiausiai sumažina anglies dioksidą (CO2) iki angliavandenių.
Chlorofilą, kurio pavadinimas graikų kalba reiškia „žalias lapas“, 1818 m. pirmą kartą identifikavo Pierre’as Josephas Pelletier ir Josephas Bienaime Caventou. Chlorofilas yra gerai žinomas dėl savo žalios išvaizdos ir dėl to, kad yra gausiausias fotosintezės pigmentas Žemėje. Nuo pirminio atradimo buvo atrasta dešimtys chlorofilo molekulių tipų. Molekuliniu požiūriu jie visi yra cikliniai tetrapiroliai ir paprastai turi centrinį magnio joną. Chlorofilo cheminė struktūra gali lengvai įgyti arba prarasti elektronus, o tai leidžia sugerti fotonus ir perkelti sužadinimo energiją į fotosintezės reakcijos centrą ir jo viduje.
Tiek chlorofilas, tiek karotinoidai yra šviesą nuskinantys pigmentai, tačiau chlorofilas yra gausiausias ir svarbiausias fotosintezei. Įvairių tipų chlorofilai, veikiantys kartu, gali sugerti šviesą per didžiąją dalį fotosintezės spektro, nuo 330 iki 1,050 nanometrų. Viena išimtis yra vadinamoji „žalioji spraga“, maždaug 500 nanometrų. Norint užpildyti šią absorbcijos spragą, reikalingi papildomi pigmentai.
Antrasis chlorofilų apribojimas kyla dėl pačios savybės, dėl kurios jie yra tokie galingi pigmentai fotosintezės sistemoje: jų gebėjimas išlaikyti ilgai trunkančias sužadintas būsenas. Tačiau šis gebėjimas taip pat lemia tendenciją generuoti toksiškas reaktyviąsias deguonies rūšis. Vėlgi, priediniai pigmentai, ypač karotenoidai, gali padėti išspręsti šią problemą.
Karotinoidai yra chromoforai, kurie dažniausiai būna raudonos, oranžinės arba geltonos spalvos. Labiausiai žinomas karotenoidas tikriausiai yra karotinas, suteikiantis morkoms oranžinę spalvą. Karotinoidai atlieka dvi pagrindines funkcijas: renka šviesos energiją fotosintezei ir apsaugo chlorofilą nuo šviesos žalos.
Atlikdami savo pagrindinę funkciją, karotinoidai sugeria šviesos energiją iš fotonų. Kartu su biliproteinais jie padeda sugerti energiją „žaliajame tarpelyje“ netoli 500 nanometrų. Jie negali perduoti šios energijos tiesiai į fotosintezės kelią reakcijos centre. Atvirkščiai, jie perduoda sužadinimo energiją tiesiai į chlorofilo molekules, kurios vėliau perduoda energiją į reakcijos centrus ir į fotosintezės kelią. Taigi karotenoidai yra žinomi kaip pagalbiniai pigmentai, o chlorofilas ir karotenoidai kartu sudaro šviesos surinkimo anteną ląstelėse.
Bene svarbiausia karotinoidų funkcija yra apsaugoti chlorofilą ir aplinkinę ląstelę nuo šviesos pažeidimų. Chlorofilai dažnai sukuria toksiškas reaktyviąsias deguonies rūšis, kurios sukelia įvairius ląstelių pažeidimus, ir yra ypač linkę generuoti tokius laisvuosius radikalus esant stipriam apšvietimui. Karotinoidai sugeba sugerti šviesos perteklių, nukreipdami ją nuo chlorofilo. Skirtingai nuo chlorofilo, karotenoidai gali nekenksmingai paversti sužadinimo energijos perteklių į šilumą.