Fotosintesis
Meskipun masih ada langkah-langkah dalam fotosintesis yang belum dipahami, persamaan umum fotosintesis telah diketahui sejak tahun 1800-an. Pada awal tahun 1600-an, seorang dokter dan ahli kimia, Jan van Helmont, seorang Flandria (sekarang bagian dari Belgia), melakukan percobaan untuk mengetahui faktor apa yang menyebabkan massa tumbuhan bertambah dari waktu ke waktu. Dari penelitiannya, Helmont menyimpulkan bahwa massa tumbuhan bertambah hanya karena pemberian air. Namun, pada tahun 1727, ahli botani Inggris, Stephen Hales berhipotesis bahwa pasti ada faktor lain selain air yang berperan. Ia mengemukakan bahwa sebagian makanan tumbuhan berasal dari atmosfer dan cahaya yang terlibat dalam proses tertentu. Pada saat itu belum diketahui bahwa udara mengandung unsur gas yang berlainan.
Pensinyalan sel
Tumbuhan dan hewan menggunakan protein yang merangsang cahaya untuk merasa cahaya pada panjang gelombang yang berbeda. Di tumbuhan, biasanya dikenal sebagai fotoreseptor. Hewan menggunakan beberapa famili fetoprotein sama yang digunakan oleh tumbuhan. Fotoprotein hewan yang paling luas dipelajari adalah rhodopsin yang terikat membran, G-protein-linked receptors yang meregulasi ion channel pada sel-sel retina yang sensitif terhadap cahaya. Fotoprotein tumbuhan yang paling dikenal adalah fitokrom yang ada di semua tumbuhan dan beberapa algae. Walaupun fitokrom memiliki aktivitas serine/threonin kinase, sebagian strukturnya menyerupai hisridin kinase yang terlibat dalam kemotaksis bakteri. Fitokrom dapat mendeteksi cahaya merah. Tumbuhan merasa cahaya biru dengan menggunakan 2 tipe fetoprotein yaitu fototropin dan kriptokrom. Fototropin berhubungan dengan membran plasma dan sebagian bertanggung jawab untuk fototropisme. Kriptokrom merupakan flavoprotein yang sensitif terhadap cahaya biru. Secara struktur, kriptokrom berkaitan dengan enzim yang sensitif terhadap cahaya biru yang disebut fotoliase, yang terlibat dalam perbaikan kerusakan DNA yang diinduksi ultraviolet pada semua organisme, kecuali sebagian besar mamalia. Tidak seperti fitokrom, kriptokrom juga ditemukan di hewan dan tidak memiliki aktivitas perbaikan DNA, tetapi kriptokrom dianggap berkembang dari fotoliase.