Niektóre organizmy są w stanie wychwycić energię słoneczną i wykorzystać ją do produkcji związków organicznych. Ten proces, znany jako fotosynteza, jest niezbędny do życia, ponieważ zapewnia energię dla obu producenci i konsumenci. Organizmy fotosyntetyczne, znane również jako fotoautotrofy, to organizmy zdolne do fotosyntezy. Niektóre z tych organizmów obejmują wyższe rośliny, niektóre protisty (glony i euglena), i bakteria.
W fotosyntezaenergia świetlna jest przekształcana w energię chemiczną, która jest magazynowana w postaci glukozy (cukru). Związki nieorganiczne (dwutlenek węgla, woda i światło słoneczne) są wykorzystywane do produkcji glukozy, tlenu i wody. Organizmy fotosyntetyczne wykorzystują węgiel do generowania cząsteczek organicznych (węglowodany, lipidy, i białka) i budować masę biologiczną. Tlen wytwarzany jako produkt uboczny fotosyntezy jest wykorzystywany przez wiele organizmów, w tym rośliny i zwierzęta, dla oddychania komórkowego. Większość organizmów polega na fotosyntezie, bezpośrednio lub pośrednio, w celu odżywienia. Heterotroficzny (
hetero-, -troficzny) większość organizmów, takich jak zwierzęta bakteria, i grzyby, nie są zdolne do fotosyntezy ani do wytwarzania związki biologiczne ze źródeł nieorganicznych. Jako takie muszą spożywać organizmy fotosyntetyczne i inne autotrofy (automatyczny-, -trofy) w celu uzyskania tych substancji.Fotosynteza w rośliny występuje w specjalizacji organelle nazywa chloroplasty. Chloroplasty znajdują się w roślinie pozostawia i zawierają pigment chlorofil. Ten zielony pigment pochłania energię świetlną potrzebną do zajścia fotosyntezy. Chloroplasty zawierają wewnętrzny system membranowy składający się ze struktur zwanych tylakoidami, które służą jako miejsca konwersji energii świetlnej na energię chemiczną. Dwutlenek węgla przekształca się w węglowodany w procesie znanym jako utrwalanie węgla lub cykl Calvina. The węglowodany może być przechowywany w postaci skrobi, stosowany podczas oddychania lub stosowany do produkcji celulozy. Tlen wytwarzany w tym procesie jest uwalniany do atmosfery przez pory w liściach roślin zwanych szparki.
Rośliny odgrywają ważną rolę w cykl składników odżywczych, w szczególności węgiel i tlen. Rośliny wodne i lądowe (rośliny kwitnące, mchy i paprocie) pomagają regulować węgiel atmosferyczny poprzez usuwanie dwutlenku węgla z powietrza. Rośliny są również ważne dla produkcji tlenu, który jest uwalniany do powietrza jako cenny produkt uboczny fotosyntezy.
Glony są organizmami eukariotycznymi, które mają cechy obu rośliny i Zwierząt. Podobnie jak zwierzęta, glony są zdolne do żywienia się materiałem organicznym w swoim środowisku. Niektóre glony zawierają także organelle i struktury znajdujące się w komórkach zwierząt, takie jak wici i centrioles. Podobnie jak rośliny, glony zawierają organelle fotosyntetyczne zwane chloroplastami. Chloroplasty zawierają chlorofil, zielony pigment, który pochłania energię świetlną do fotosyntezy. Algi zawierają również inne pigmenty fotosyntetyczne, takie jak karotenoidy i fikobiliny.
Glony mogą być jednokomórkowe lub mogą występować jako duże gatunki wielokomórkowe. Żyją w różnych siedliskach, w tym w słonej i słodkiej wodzie środowiska wodne, mokra gleba lub na wilgotnych skałach. Glony fotosyntetyczne znane jako fitoplankton występują zarówno w środowisku morskim, jak i słodkowodnym. Większość fitoplanktonu morskiego składa się z okrzemki i dinoflagellaty. Większość fitoplanktonu słodkowodnego składa się z zielonych alg i sinic. Fitoplankton unosi się w pobliżu powierzchni wody, aby mieć lepszy dostęp do światła słonecznego potrzebnego do fotosyntezy. Glony fotosyntetyczne są niezbędne na całym świecie cykl składników odżywczych takich jak węgiel i tlen. Usuwają dwutlenek węgla z atmosfery i generują ponad połowę globalnego zaopatrzenia w tlen.
Euglena są jednokomórkowymi protistami z rodzaju Euglena. Organizmy te zostały sklasyfikowane w typie Euglenophyta z algami ze względu na ich zdolność do fotosyntezy. Naukowcy uważają teraz, że nie są glonami, ale osiągnęli zdolności fotosyntetyczne dzięki endosymbiotycznemu związkowi z zielonymi algami. Takie jak, Euglena zostały umieszczone w typie Euglenozoa.
Sinice są tlenowy fotosyntetykbakteria. Zbierają energię słoneczną, pochłaniają dwutlenek węgla i emitują tlen. Cyjanobakterie, podobnie jak rośliny i glony, zawierają chlorofil i przekształcają dwutlenek węgla w cukier poprzez wiązanie węgla. W przeciwieństwie do roślin eukariotycznych i glonów, sinice są organizmy prokariotyczne. Brakuje membrany jądro, chloroplasty, i inne organelle Znaleziono w rośliny i glony. Zamiast tego sinice mają podwójną powłokę zewnętrzną Błona komórkowa i złożone wewnętrzne błony tylakoidowe, w których są stosowane fotosynteza. Cyjanobakterie są również zdolne do wiązania azotu, procesu, w którym azot atmosferyczny przekształca się w amoniak, azotyn i azotan. Substancje te są wchłaniane przez rośliny w celu syntezy związków biologicznych.
Cyjanobakterie występują w różnych biomy lądowe i środowiska wodne. Niektóre są brane pod uwagę ekstremofile ponieważ żyją w wyjątkowo trudnych warunkach, takich jak gorące źródła i zatoki hipersalinowe. Gloeocapsa sinic może nawet przetrwać trudne warunki kosmiczne. Sinice występują również jako fitoplankton i może żyć w innych organizmach, takich jak grzyby (porosty), protistyi rośliny. Cyjanobakterie zawierają pigmenty fikoerytryny i fikocyjaniny, które są odpowiedzialne za ich niebiesko-zielony kolor. Ze względu na swój wygląd bakterie te są czasami nazywane niebiesko-zielonymi algami, chociaż wcale nie są glonami.
Beztlenowy fotosyntetyk bakterie są fotoautotrofy (syntetyzowanie żywności za pomocą światła słonecznego), które nie wytwarzają tlenu. W przeciwieństwie do sinic, roślin i glonów bakterie te nie wykorzystują wody jako dawcy elektronów w organizmie łańcuch transportu elektronów podczas produkcji ATP. Zamiast tego używają wodoru, siarkowodoru lub siarki jako donorów elektronów. Beztlenowe bakterie fotosyntetyczne różnią się również od cyjanobakterii tym, że nie mają chlorofilu do pochłaniania światła. Zawierają bakteriochlorofil, który jest zdolny do pochłaniania krótszych fal światła niż chlorofil. Jako takie, bakterie z bakteriochlorofilem zwykle znajdują się w głębokich strefach wodnych, w których mogą przenikać krótsze fale świetlne.
Przykłady beztlenowych bakterii fotosyntetycznych obejmują fioletowe bakterie i zielone bakterie. Fioletowe komórki bakteryjne pojawiają się w różnorodność kształtów (sferyczne, prętowe, spiralne) i te komórki mogą być ruchliwe lub nieruchliwe. Fioletowe bakterie siarkowe są powszechnie spotykane w środowisku wodnym i źródłach siarkowych, w których występuje siarkowodór, a tlenu nie ma. Fioletowe bakterie bezsiarkowe wykorzystują niższe stężenia siarczku niż fioletowe bakterie siarkowe i osadzają siarkę poza komórkami zamiast w komórkach. Zielone komórki bakteryjne mają zazwyczaj kulisty lub prętowy kształt, a komórki są przede wszystkim nieruchliwe. Bakterie zielonej siarki wykorzystują siarczek lub siarkę do fotosyntezy i nie mogą przeżyć w obecności tlenu. Odkładają siarkę na zewnątrz komórek. Zielone bakterie rozwijają się w bogatych w siarczki siedliskach wodnych i czasami tworzą zielonkawe lub brązowe kwiaty.