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.
Bintil akar
Secara umum, tumbuhan menyerap nitrogen dalam bentuk nitrat (NO), nitrit (NO), dan amonia (atau ion amonium, NH) dari cairan tanah. Bakteri bintil akar membantu tumbuhan untuk mengikat nitrogen bebas (N, "diazo") di udara lalu mereduksi menjadi amonia, untuk kemudian diasimilasi menjadi asam amino (penyusun protein), nukleotida (penyusun DNA dan RNA), dan senyawa-senyawa lain seperti vitamin, flavon, dan fitohormon. Proses ini terjadi di dalam sel-sel bintil akar, tepatnya di "simbiosom", suatu ruang khusus dalam sel yang terbebas dari oksigen karena oksigen diikat oleh senyawa mirip myoglobin pada hewan yang disebut leghemoglobin (disebut demikian karena warnanya juga kemerahan). Energi untuk reduksi disediakan oleh malat, sebagai produk langsung pemecahan sukrosa.
Berdasarkan proses perkembangannya, dikenal dua kelompok bintil akar: bintil terbatas ("determinate") dan tak terbatas ("indeterminate"). Bintil berkembang terbatas biasa dijumpai pada tumbuhan polong dari daerah tropika dan subtropika, seperti kedelai, buncis, dan berbagai kara.