광합성
광합성(光合成, , 영어: Photosynthesis) 지구의 식물이 빛을 이용하여 화합물 형태로 에너지를 저장하는 화학 작용으로, 지구상의 생물계에서 볼 수 있는 가장 중요한 화학 작용의 하나이다. 지구상의 모든 생물은 삶을 유지하기 위해 에너지를 필요로 한다. 박테리아의 번식을 비롯하여 콩이 싹을 틔우고 나무가 자라며, 우리가 태어나 숨을 거두는 순간까지의 이 모든 삶의 과정은 에너지에 직접적으로 의존하여 일어난다. 우리가 일상생활에서 자동차를 움직이고 전기 기구를 사용하며 온갖 산업 시설을 가동시키기 위해서 석유, 석탄을 연소시킬 때, 혹은 원자의 분열에서 생겨나는 에너지를 빌어쓰듯이, 생물이 존속하기 위한 기본 조건은 간략히 말하자면 에너지라 볼 수 있다. 에너지의 전환과 저장은 생물의 최소 단위인 세포에서 일어나며, 에너지는 화합물 형태로 저장된다. 모든 생물은 광합성으로 생성된 산물을 생체 내 연료로 사용하고 있으며 이것을 공급하는 방법이 엽록체에서 일어나는 광합성이다. 광합성으로 에너지를 얻는 생물을 광영양 생물(光營養生物, phototroph)이라고 한다.
식물생리학
식물체를 구성하는 원소는 화합물이나 이온의 형태로 양분 속에 포함되어 외계로부터 흡수된다. 식물은 아미노산이나 당 등의 유기물도 흡수하여 이용할 수 있지만, 실제로 많은 양이 흡수되고 이용되는 것은 각종 무기물이다. 필수 원소 가운데 탄소와 산소는 공기 중에서 이산화탄소의 형태로 잎을 통하여 흡수되며, 그 밖의 것들은 대부분 토양 용액 속에 들어 있다가 뿌리로부터 흡수된다. 이 때 식물체는 각 원소의 일정한 형태만을 받아들이게 되는데, 즉 수소와 산소는 물, 질소는 질산 이온(No3-)·암모늄 이온(NH4+)의 상태로 흡수되고, 인은 인산 이온(H2P04-), 황은 황산 이온(SO42-)의 형태로 흡수된다. 한편 그 밖의 원소도 각각 양이온, 음이온의 상태로 토양 용액으로부터 흡수된다. 이와 같은 토양 용액 속의 각종 이온들은 토양의 모체인 암석에 함유되어 있다가 그것이 풍화되고 분해됨으로써 공급된다. 뿐만 아니라 강물의 관개 용수에도 다량의 무기물이 포함되어 있어 토양 용액 속의 양분 이온 농도를 높이는 데 한몫을 하고 있다.