通过同位素标记实验、酶学研究和突变体分析，目前已经对叶绿素生物合成的途径有了详细的了解。
叶绿素和血红素的生物合成前体是ALA（氨基乙酰丙酸），两分子由谷氨酸合成的δ氨基乙酰丙酸（ALA）反应生成胆色素原（PBG）。4个PBG 分子形成原卟啉IX 的环状结构，叶绿素合成的第一步是由镁螯合酶插入Mg 离子，形成Mg-原卟啉，之后形成原叶绿素酯，再还原生成叶绿素酯。[1][2]
叶绿素a 的合成还需要进一步修饰，其中包括加上植醇链，叶绿素b 的合成以叶绿素a 为前体。叶绿素合成的最后一步就是疏水植醇链的酯化作用。不同的叶绿素在支链结构和吡咯环的饱和程度上有所不同。比如，叶绿素b 是由加氧酶将叶绿素a 的甲基转化为甲酰基形成的。这种结构上的微小改变使它们的吸收性质发生了很大改变。[1][3]
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