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.
식물생리학
식물체는 많은 양의 물 및 유기물과 약간의 무기물로 이루어져 있다. 이 중 식물체의 대부분을 차지하고 있는 수분 함량은 그 종류나 부위, 생육시기 등에 따라 큰 차이가 있다. 식물체를 100-105℃에서 건조시키게 되면 수분은 모두 증발되고 고체 성분만이 남는데, 이 중 대부분은 유기물이다. 유기물로는 당·녹말·셀룰로스·헤미셀룰로스·리그닌·펙틴·단백질·아미노산·핵산·지질 등과 같이 비교적 많은 양이 함유되어 있는 것과, 비타민·물·호르몬 및 색소나 향유처럼 양은 적어도 식물체 내에서 중요한 역할을 하는 것들이 있다. 이들 유기물은 식물의 종류나 생육 시기에 따라 체내의 각 부분에서 생성되고 이동되며 저장되는데, 그 생성 속도, 저장량은 식물의 생육 조건, 즉 빛·온도·공기 성분 및 물이나 양분의 공급량 등에 따라 크게 변한다. 또한 공기나 토양 속에 식물 생장에 유해한 물질이 있느냐 없느냐에 따라서도 영향을 받는다.