Το χρώμα του δέρματος στους ανθρώπους οφείλεται κατά κύριο λόγο στην παραγωγή μελανίνης, πολυμερών οζιδωμένης τυροσίνης που σχηματίζουν σκουρόχρωμους κόκκους στο δέρμα. Η μελανογένεση είναι η παραγωγή μελανίνης από εξειδικευμένα κύτταρα που ονομάζονται μελανοκύτταρα. Τέτοια κύτταρα βρίσκονται στο δέρμα, τα μαλλιά και τα μάτια. Το ένζυμο που μεσολαβεί στην παραγωγή αυτής της χρωστικής είναι ένας τύπος οξειδάσης πολυφαινόλης γνωστός ως τυροσινάση.
Τα μελανοκύτταρα στα οποία λαμβάνει χώρα η παραγωγή μελανίνης βρίσκονται κυρίως στο βασικό επίπεδο της επιδερμίδας, ή στο στρώμα του δέρματος. Περίπου το 5-10% των κυττάρων σε αυτό το στρώμα του δέρματος είναι μελανοκύτταρα. Η μελανογένεση προχωρά σε ένα υπόβαθρο ή βασικό επίπεδο όλη την ώρα. Μπορεί επίσης να ενεργοποιηθεί με υπεριώδη ακτινοβολία (UV) από τον ήλιο.
Οι ανοιχτόχρωμοι άνθρωποι, όπως αυτοί της Βόρειας Ευρώπης, έχουν χαμηλό βασικό επίπεδο μελανογένεσης. Είναι επιρρεπείς σε δερματικές βλάβες από τον ήλιο λόγω της έλλειψης μελανίνης. Τα άτομα με πιο σκούρο χρώμα δέρματος παράγουν πολύ υψηλότερα επίπεδα χρωστικής και έχουν πολύ μεγαλύτερο βαθμό φυσικής προστασίας από τον ήλιο. Αυτές οι διαφορές στο χρώμα του δέρματος συσχετίζονται με την ευαισθησία στο μελάνωμα του καρκίνου του δέρματος και πιστεύεται ότι προέρχονται από την εξέλιξη των προγόνων τους σε περιοχές με διαφορετικές ποσότητες ηλιακού φωτός και υπεριώδους ακτινοβολίας.
Μπορεί να υπάρχουν οφέλη από το χαμηλό επίπεδο μελανογένεσης. Τα υψηλά επίπεδα μελανίνης παρεμβαίνουν στην απορρόφηση των ακτίνων UV που είναι απαραίτητες για την παραγωγή σημαντικών ενώσεων όπως η βιταμίνη D. Τα χαμηλά επίπεδα βιταμίνης D μπορούν να οδηγήσουν σε μια σειρά από διαφορετικά προβλήματα. Ωστόσο, τέτοια επίπεδα μελανίνης προστατεύουν από τη διάσπαση του φολικού οξέος. Τα χαμηλά επίπεδα αυτής της ένωσης μπορούν να οδηγήσουν σε γενετικές ανωμαλίες.
Η διαδικασία μελανογένεσης περιλαμβάνει το ένζυμο τυροσινάση, το οποίο εισάγει ένα άτομο οξυγόνου στη φαινολική ομάδα του αμινοξέος τυροσίνη. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την παρουσία μιας ομάδας υδροξυλίου (ΟΗ) επί της φαινόλης. Το ένζυμο στη συνέχεια πραγματοποιεί μια δεύτερη αντίδραση, προσθέτοντας μια άλλη ομάδα υδροξυλίου δίπλα στην πρώτη. Αυτά στη συνέχεια οξειδώνονται σε κινόνες, ασταθείς ενώσεις οξυγόνου που στερούνται μορίου υδρογόνου. Οι κινόνες συνεχίζουν να αντιδρούν μεταξύ τους για να παράγουν τη σκοτεινή χρωστική μελανίνη, η οποία στη συνέχεια συσσωρεύεται σε κόκκους.
Η μελανογένεση ελέγχεται με διάφορους μηχανισμούς. Είναι υπό ορμονικό έλεγχο επειδή τα πεπτίδια ενεργοποιούν έναν υποδοχέα. Ένας αριθμός άλλων μορίων μπορεί να διεγείρει την παραγωγή μελανίνης, συμπεριλαμβανομένης της τοξίνης της χολέρας, των μεταβολιτών της βιταμίνης D και των παραγώγων του ρετινοϊκού οξέος. Όταν η υπεριώδης ακτινοβολία βλάπτει το DNA του δέρματος, ένα από τα προϊόντα διάσπασης του DNA μπορεί επίσης να ενεργοποιήσει αυτή τη διαδικασία.