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.
광합성
각각의 광합성 반응식은 다음과 같다. 굵은 글씨는 전자주개와 전자받개를 가리킨다.광합성의 에너지는 궁극적으로는 흡수된 빛 에너지에서 오는 것이지만 실제로는 환원제(→ 화학 에너지)의 환원력을 이용한다. 빛 에너지는 광의존적반응을 통해 ATP, NADPH같은 화학 에너지 형태로 전환되어 탄소고정(carbon fixation)에 쓰인다. 대부분의 식물이 광비의존적인반응을 통해 이산화탄소를 탄수화물과 다른 유기물로 고정하여 고정한 화합물의 화학 에너지를 사용한다. 식물의 전체 광합성 반응식은 다음과 같다: