Cấu trúc phân tử của diệp lục a bao gồm một vòng clorin, có bốn nguyên tử nitơ bao quanh một nguyên tử magie trung tâm, và có một số chuỗi bên khác và đuôi hydrocarbon.

Vòng clorin

Diệp lục a chứa một ion magie được bọc trong một cấu trúc vòng lớn được gọi là clorin. Vòng clorin là một hợp chất dị vòng có nguồn gốc từ pyrrole. Bốn nguyên tử nitơ từ vòm clorin và liên kết với nguyên tử magiê. Magie trung tâm duy nhất quyết định cấu trúc một phân tử diệp lục.[7] Vòng porphyrin của bacteriochlorophyll được bão hòa, và thiếu xen kẽ các liên kết đôi và đơn gây ra sự biến đổi trong hấp thụ ánh sáng.[8]

Chuỗi bên

Các chuỗi bên được gắn vào vòng chlorin của các phân tử chất diệp lục khác nhau. Các chuỗi bên khác nhau mô tả từng loại phân tử chất diệp lục và làm thay đổi phổ hấp thụ ánh sáng.[9][10] Ví dụ, sự khác biệt duy nhất giữa diệp lục a và diệp lục b là diệp lục b có một aldehyde thay vì một nhóm methyl ở vị trí C-7.[10]

Đuôi Hydrocarbon

Diệp lục a có một đuôi chất kị nước dài, là nơi liên kết các phân tử protein khác kị nước trong màng thylakoid của lục lạp.[4] Sau khi tách ra khỏi vòng porphyrin, đuôi hydrocarbon dài này trở thành tiền chất của hai trạng thái sinh học, pristane và phytane, điều này quan trọng trong nghiên cứu địa hóa học và xác định nguồn dầu mỏ.