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.
카로틴
카로틴(carotene)은 탄소 고분자 물질로서 탄소 원자 사이에 단일 결합과 이중 결합이 번갈아 나타나는 생체 물질이다. 생체 내에는 주로 베타 카로틴이 존재하며, 베타 카로틴은 비타민A의 전구 물질로서 베타 카로틴 한 분자가 생체 내에서 필요에 따라 비타민A 두 분자로 변한다. 카로틴 양쪽 끝 모양에 따라 α,β,γ,δ,ε,ζ-카로틴으로 불린다. 참고로, 일련의 생화학 반응에서 A에서 B로, B에서 C로 변화할 때, C라는 물질에서 본 A나 B라는 물질을 전구 물질이라고 한다. 단일 결합과 이중 결합은 복합 결합하여 복합 결합 구조(conjugated bonding structure)를 갖는다. 즉, 실제로는 단일 결합과 이중 결합이 번갈아가면서 존재하는 것이 아니라 나란한 파이 결합들이 기다란 복합 결합을 갖는 구조를 갖는다. 분광학적으로는 푸른 빛(blue)을 흡수하고 붉은 빛을 반사하므로 황색 빛을 띤다. 베타 카로틴의 경우, 당근과 같은 채소나 살구와 같은 과일류에 많이 포함되어 있다. 이성질체로 리코펜(lycopene)이 있는데, 리코펜의 경우 카로틴 보다 더욱 붉은색을 띄며, 토마토에 많이 함유되어 있다.