光合色素是指在光合作用中参与吸收、传递光能或引起原初光化学反应的色素。高等植物和大部分藻类的光合色素是叶绿素和类胡萝卜素；在许多藻类中除叶绿素a和叶绿素b外，还有叶绿素c、叶绿素d和藻胆素，如藻红素和藻蓝素；在光合细菌中是细菌叶绿素等；在嗜盐细菌中则是一种类似视紫质的色素11-顺-视*醛。
除嗜盐细菌中的假视紫红质(一种胡萝卜素)外，类胡萝卜素和藻胆素都不直接参与光化学反应，只参与光的吸收和能量的传递，所以曾称为辅助色素。叶绿素b和一部分叶绿素a也不直接参加光化学反应，也可看作辅助色素。几类色素的吸收光谱不同，特别是藻红素和藻蓝素的吸收光谱与叶绿素相差很大，这对于在海洋里生活的藻类适应不同的光质条件有重要的意义。
依据功能不同，光合色素可分成天线色素和反应中心色素两类。天线色素捕获光能，并将光能传给反应中心。极大部分光合色素都起这一作用。反应中心色素的作用是以光能来引起电荷分离及光化学反应。它的主要成分是特殊的叶绿素a，其存在状态和光谱性质不同于一般的叶绿素a。光系统Ⅰ(PSⅠ)的叶绿素a在照光时，在nm处有光吸收变化，光系统Ⅱ(PSⅡ)的则在nm处有光吸收变化(因而把光系统Ⅰ、Ⅱ分别称为P和P)。
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