Klorofil molekülleri, kloroplastların iç zar sisteminde, tilakoit zarlarında bulunurlar. Bu zarlar, granum adı verilen yığınlar halinde düzenlenmiştir. Klorofillerin yapısında magnezyum (Mg) atomu bulunur.
Karotenoidler de tilakoit zarlarında bulunurlar. Özellikle sonbaharda, klorofil parçalandığında yapraklardaki sarı ve turuncu renklerin ortaya çıkmasına neden olurlar.
Klorofil ve karotenoidler, farklı dalga boylarındaki ışığı emerler. Klorofil en çok mavi ve kırmızı ışığı emerken, yeşil ışığı yansıtır. Bu yüzden bitkiler genellikle yeşil görünürler. Karotenoidler ise mavi-yeşil ışığı emerler.
Pigmentler, fotosentezin ışık reaksiyonlarında kritik bir rol oynarlar. Emdikleri ışık enerjisi, suyun parçalanması ve ATP (adenozin trifosfat) ile NADPH (nikotinamid adenin dinükleotit fosfat) gibi enerji taşıyıcı moleküllerin üretimi için kullanılır. Bu moleküller, daha sonra fotosentezin karanlık reaksiyonlarında, karbondioksitin şekere dönüştürülmesinde kullanılırlar.
Özetle, kloroplast pigmentleri, bitkilerin güneş enerjisini yakalayıp kimyasal enerjiye dönüştürmesini sağlayan hayati moleküllerdir. Klorofil ve karotenoidler, bu süreçte birlikte çalışarak bitkilerin yaşamını sürdürmesine olanak tanırlar.