Egyes szervezetek képesek elfogni a napfényből származó energiát, és organikus vegyületek előállítására felhasználni. Ez a folyamat, az úgynevezett fotoszintézis, elengedhetetlen az élethez, mivel energiát biztosít mindkettő számára termelők és fogyasztók. A fotoszintetikus organizmusok, más néven fotoautotrófok, olyan szervezetek, amelyek képesek a fotoszintézisre. Ezen organizmusok némelyike magasabb is növények, néhány protista (algák és Euglena) és baktériumok.
Ban ben fotoszintézis, a fényenergiát kémiai energiává alakítják, amelyet glükóz (cukor) formájában tárolnak. Szervetlen vegyületeket (szén-dioxid, víz és napfény) használnak glükóz, oxigén és víz előállítására. A fotoszintézisű szervezetek szén felhasználásával szerves molekulákat generálnak (szénhidrátok, lipidekés fehérjék) és felépíteni a biológiai tömeget. A fotoszintézis biotermékeként előállított oxigént sok szervezet használja, beleértve az alábbiakat is növények és állatok, mert sejtlégzés. A legtöbb organizmus táplálékát akár közvetlenül, akár közvetve a fotoszintézisre támaszkodik. Heterotróf (
hetero-, -trophic) szervezetek, például az állatok, a legtöbb baktériumokés gombák, nem képesek fotoszintézisre vagy termelésre biológiai vegyületek szervetlen forrásokból. Mint ilyenek, fotoszintetikus organizmusokat és más autotrofokat kell fogyasztaniuk (auto, -trophs) ezen anyagok előállítása céljából.Fotoszintézis ban ben növények fordul elő speciális sejtszervecskék hívott kloroplasztokat. A kloroplasztok megtalálhatók a növényben levelek és tartalmazzák a pigment klorofilljét. Ez a zöld pigment elnyeli a fotoszintézishez szükséges fényenergiát. A kloroplasztok belső membránrendszert tartalmaznak, amelyek tilakoidoknak nevezett struktúrákból állnak, és amelyek a fényenergia kémiai energiává történő átalakításának helyszínei. A szén-dioxid szénhidrátokká alakul át egy szénrögzítésnek vagy a kalvin-ciklusnak nevezett eljárás során. Az szénhidrátok keményítő formájában tárolható, légzés közben felhasználható vagy cellulóz előállításához felhasználható. A folyamat során képződő oxigén a növényi levelek pórusain keresztül szabadul fel a légkörbe stomata.
A növények fontos szerepet játszanak a tápanyag-ciklus, különösen a szén és az oxigén. Vízi növények és szárazföldi növények (virágzó növények, mohák és páfrányok) segítik a légköri szén szabályozását azáltal, hogy eltávolítják a szén-dioxidot a levegőből. A növények fontos szerepet játszanak az oxigén előállításában is, amely értékes a levegőbe a fotoszintézis mellékterméke.
Az algák eukarióta szervezetek, amelyeknek mindkét tulajdonsága van növények és állatok. Az állatokhoz hasonlóan az algák képesek táplálkozni a környezetükben lévő szerves anyagokra. Egyes algák tartalmaznak organellákat és állati sejtekben található struktúrákat is, például csilló és centrioiokkai. A növényekhez hasonlóan az algák kloroplasztoknak nevezett fotoszintézisű organellákat is tartalmaznak. A kloroplasztok klorofilt tartalmaznak, egy zöld pigmentet, amely elnyeli a fényenergiát a fotoszintézishez. Az algák más fotoszintetikus pigmenteket is tartalmaznak, például karotinoidokat és fikobilinokat.
Az algák lehetnek egysejtűek vagy létezhetnek nagy többsejtű fajokként. Különböző élőhelyeken élnek, beleértve a sót és az édesvizet vízi környezet, nedves talajon vagy nedves sziklákon. A fitoplankton néven ismert fotoszintetikus algákat mind a tengeri, mind az édesvízi környezetben megtalálják. A legtöbb tengeri fitoplankton az alábbiakból áll kovamoszatok és dinoflagellates. A legtöbb édesvízi fitoplankton zöld algaból és cianobaktériumokból áll. A fitoplankton a víz felszíne közelében lebeg, hogy jobban hozzáférhessen a fotoszintézishez szükséges napfényhez. A fotoszintetikus algák létfontosságúak a globális élet szempontjából tápanyag-ciklus például szén és oxigén. Eltávolítják a szén-dioxidot a légkörből, és a globális oxigénellátás több mint felét generálják.
Euglena egynejtű protisták a nemben Euglena. Ezeket az organizmusokat a menedékjog osztályozta Euglenophyta algákkal fotoszintézis képességük miatt. A tudósok most úgy gondolják, hogy nem algák, ám fotoszintézis képességük megszerezte a zöld algákkal való endosimbiotikus kapcsolat révén. Mint olyan, Euglena elhelyezték a menedékjogban ostoros moszatok.
A cianobaktériumok vannak oxigén fotoszintézisbaktériumok. Begyűjtik a nap energiáját, felszívják a szén-dioxidot és oxigént bocsátanak ki. A növények és algákhoz hasonlóan a cianobaktériumok is tartalmaznak klorofill és átalakítja a szén-dioxidot cukrássá szén-rögzítés útján. Az eukarióta növényektől és algáktól eltérően a cianobaktériumok prokarióta szervezetek. Nincs membránkötés sejtmag, kloroplasztokat, és egyéb sejtszervecskék találhatók növények és algák. Ehelyett a cianobaktériumok kettős külsővel rendelkeznek sejt membrán és hajtogatott belső tiroid membránok, amelyekben használják fotoszintézis. A cianobaktériumok szintén képesek nitrogénrögzítésre. Ez a folyamat a légköri nitrogént ammóniává, nitritré és nitráttá alakítja. Ezeket az anyagokat a növények felszívják a biológiai vegyületek előállítására.
A cianobaktériumok különbözőekben találhatók szárazföldi biomák és vízi környezet. Néhányan figyelembe vesszük Extremophíies mert nagyon szélsőséges környezetben élnek, mint például hotsprin és hiperszalin öböl. Gloeocapsa cianobaktériumok még a tér kemény feltételeit is képes túlélni. A cianobaktériumok szintén léteznek fitoplankton és más szervezetekben, például gombákban (zuzmó) belül élhet, egysejtűek, és növények. A cianobaktériumok tartalmazzák a fikoeritint és a fikocianint, amelyek kék-zöld színéért felelősek. Megjelenésük miatt ezeket a baktériumokat néha kék-zöld algáknak nevezik, bár egyáltalán nem algák.
Anoxigén fotoszintézis baktériumok photoautotrophs (napfény felhasználásával szintetizálják az ételt), amelyek nem termelnek oxigént. A cianobaktériumoktól, növényektől és algáktól eltérően, ezek a baktériumok nem használnak vizet elektron donorként a elektronszállító lánc az ATP előállítása során. Ehelyett hidrogént, hidrogén-szulfidot vagy ként használnak elektron donorokként. Az anoxigén fotoszintézis baktériumok abban különböznek a cianobaceriától is, hogy nem tartalmaznak klorofilt a fény elnyelésére. Tartalmaznak bakterioklorifil, amely rövidebb fényhullámhosszon képes elnyelni, mint a klorofill. Mint ilyen, a baktériumklorofill baktériumok általában a mély vízi övezetekben találhatók, ahol a rövidebb hullámhosszúságú fény képes áthatolni.
Anoxigén fotoszintetikus baktériumok például lila baktériumok és zöld baktériumok. Lila baktériumsejtek jönnek be különféle formák (gömb alakú, rúd, spirál) és ezek a sejtek lehetnek mozgóak vagy nem mozgóak. A lila kén baktériumok általában a vízi környezetben és a kénforrásokban fordulnak elő, ahol hidrogén-szulfid van jelen, és nincs oxigén. A lila nem kén baktériumok alacsonyabb szulfidkoncentrációt használnak, mint a lila kén baktériumok, és a ként a sejtükön kívül, a sejtek belsejében helyezik el. A zöld baktériumsejtek általában gömb vagy rúd alakúak, és a sejtek elsősorban nem mozgóak. A zöld kén baktériumok a szulfidot vagy ként használják a fotoszintézishez, és nem képesek túlélni oxigén jelenlétében. A kén a sejtjein kívül helyezkedik el. A zöld baktériumok virágzik a szulfidban gazdag vízi élőhelyekben, és néha zöldes vagy barna virágzást alkotnak.