물질대사
광합성은 햇빛과 이산화 탄소(CO)를 이용하여 탄수화물을 합성하는 과정이다. 식물과 남세균, 조류는 광합성을 통해 물을 분해하고 산소를 부산물로 생산한다. 이 과정은 광합성 반응 중심에서 생산된 ATP와 NADPH를 사용하여 CO를 3-포스포글리세르산으로 전환하고, 3-포스포글리세르산은 이후 포도당으로 전환된다. 탄소 고정 반응은 캘빈 회로의 일부로 루비스코(RuBisCO)라는 효소가 참여한다. 식물에서는 C 탄소 고정, C 탄소 고정, 그리고 CAM 광합성 이렇게 세 종류의 광합성이 일어나며, 이들은 CO가 캘빈 회로에 들어가는 방법에 따라 구분된다. C 식물은 CO를 직접적으로 고정하고, C 식물과 CAM 식물은 CO를 먼저 다른 화합물의 일부로 포함시킨다. 이는 강렬한 햇빛과 건조한 환경에 적응하기 위한 방편이다.
지의류
지의류의 황단면을 현미경으로 살펴보면 피층 밑에 녹색의 세포가 층을 이루고 있는 것을 볼 수 있다. 이 세포는 지의류에서만 볼 수 있는 특유한 것으로 '고니디아'라고 불리는데, 이것에 의해서 광합성을 하는 것이 알려져 예전에는 독립된 식물 무리로 다루어졌다. 그러나 19세기 후반에 이르러, 고니디아는 지의류 속에서 만들어지는 것이 아니라, 외계의 조류를 몸 속에 끌어들여 공생하고 있는 것이라는 새로운 학설이 발표되었다. 당시, 이 학설은 쉽게 받아들여지지 않았다. 그러나 고니디아를 지의류에서 따로 떼어 인공 배양을 하거나 원래의 지의류 균사와 함께 두어 지의류를 합성하는 등의 실험을 통하여, 지의류는 균류와 조류가 공생하는 독특한 식물이라는 것이 확인되었다. 즉, 균류는 조류가 광합성으로 만든 탄수화물을 이용하고, 조류는 균류로부터 수분 등을 공급받으면서 공생한다.