Alguns organismos são capazes de capturar a energia da luz solar e usá-la para produzir compostos orgânicos. Esse processo, conhecido como fotossíntese, é essencial para a vida, pois fornece energia para ambos produtores e consumidores. Organismos fotossintéticos, também conhecidos como fotoautotróficos, são organismos capazes de fotossíntese. Alguns desses organismos incluem maior plantas, alguns protistas (algas e euglena) e bactérias.
Dentro fotossíntese, a energia luminosa é convertida em energia química, que é armazenada na forma de glicose (açúcar). Compostos inorgânicos (dióxido de carbono, água e luz solar) são usados para produzir glicose, oxigênio e água. Organismos fotossintéticos usam carbono para gerar moléculas orgânicas (carboidratos, lipídiose proteínas) e construir massa biológica. O oxigênio produzido como um subproduto da fotossíntese é usado por muitos organismos, incluindo plantas e animais, para respiração celular. A maioria dos organismos depende da fotossíntese, direta ou indiretamente, para nutrição. Heterotrófico (
hetero-, -trófico) organismos, como animais, a maioria bactériase fungos, não são capazes de fotossíntese ou de produzir compostos biológicos de fontes inorgânicas. Como tal, eles devem consumir organismos fotossintéticos e outros autotróficos (auto-, -trophs) para obter essas substâncias.Fotossíntese dentro plantas ocorre em especializada organelas chamado cloroplastos. Os cloroplastos são encontrados em plantas folhas e contém o pigmento clorofila. Este pigmento verde absorve a energia da luz necessária para a fotossíntese ocorrer. Os cloroplastos contêm um sistema de membrana interna que consiste em estruturas chamadas tilacóides que servem como locais de conversão da energia luminosa em energia química. O dióxido de carbono é convertido em carboidratos em um processo conhecido como fixação de carbono ou o ciclo de Calvin. o carboidratos pode ser armazenado na forma de amido, usado durante a respiração ou usado na produção de celulose. O oxigênio produzido no processo é liberado na atmosfera através dos poros das folhas da planta, conhecidos como estômatos.
As plantas desempenham um papel importante na ciclo de nutrientes, especificamente carbono e oxigênio. Plantas aquáticas e plantas terrestres (plantas floridas, musgos e samambaias) ajudam a regular o carbono atmosférico removendo o dióxido de carbono do ar. As plantas também são importantes para a produção de oxigênio, que é liberado no ar como um valioso subproduto da fotossíntese.
Algas são organismos eucarióticos que possuem características de ambos plantas e animais. Como os animais, as algas são capazes de se alimentar de material orgânico em seu ambiente. Algumas algas também contêm organelas e estruturas encontradas nas células animais, como flagelos e centríolos. Como as plantas, as algas contêm organelas fotossintéticas chamadas cloroplastos. Os cloroplastos contêm clorofila, um pigmento verde que absorve a energia da luz para a fotossíntese. As algas também contêm outros pigmentos fotossintéticos, como carotenóides e ficobilinas.
As algas podem ser unicelulares ou podem existir como grandes espécies multicelulares. Eles vivem em vários habitats, incluindo sal e água doce ambientes aquáticos, solo úmido ou sobre rochas úmidas. As algas fotossintéticas conhecidas como fitoplâncton são encontradas em ambientes marinhos e de água doce. A maioria do fitoplâncton marinho é composta de diatomáceas e dinoflagelados. A maioria dos fitoplâncton de água doce é composta por algas verdes e cianobactérias. O fitoplâncton flutua perto da superfície da água para ter melhor acesso à luz solar necessária para a fotossíntese. As algas fotossintéticas são vitais para o mundo ciclo de nutrientes como carbono e oxigênio. Eles removem o dióxido de carbono da atmosfera e geram mais da metade do suprimento global de oxigênio.
Euglena são protistas unicelulares do gênero Euglena. Esses organismos foram classificados no filo Euglenophyta com algas devido à sua capacidade fotossintética. Os cientistas agora acreditam que não são algas, mas adquiriram suas capacidades fotossintéticas através de uma relação endossimbiótica com algas verdes. Assim sendo, Euglena foram colocados no filo Euglenozoa.
As cianobactérias são fotossintético oxigenadobactérias. Eles colhem a energia do sol, absorvem dióxido de carbono e emitem oxigênio. Como plantas e algas, as cianobactérias contêm clorofila e converter dióxido de carbono em açúcar através da fixação de carbono. Ao contrário das plantas e algas eucarióticas, as cianobactérias são organismos procarióticos. Eles não têm uma membrana ligada núcleo, cloroplastos, e outro organelas encontrado em plantas e algas. Em vez disso, as cianobactérias têm uma dupla camada externa membrana celular membranas tilacóides internas dobradas usadas em fotossíntese. As cianobactérias também são capazes de fixação de nitrogênio, um processo pelo qual o nitrogênio atmosférico é convertido em amônia, nitrito e nitrato. Essas substâncias são absorvidas pelas plantas para sintetizar compostos biológicos.
As cianobactérias são encontradas em vários biomas terrestres e ambientes aquáticos. Alguns são considerados extremófilos porque eles vivem em ambientes extremamente severos, como fontes quentes e baías hipersalinas. Gloeocapsa cyanobacteria pode até sobreviver às duras condições do espaço. As cianobactérias também existem como fitoplâncton e pode viver dentro de outros organismos, como fungos (líquen), protistase plantas. As cianobactérias contêm os pigmentos ficoceritrina e ficocianina, responsáveis por sua cor verde azulada. Devido à sua aparência, essas bactérias são às vezes chamadas de algas verde-azuladas, embora não sejam algas.
Fotossintético anoxigênico bactérias são fotoautotróficos (sintetiza alimentos usando a luz solar) que não produzem oxigênio. Ao contrário das cianobactérias, plantas e algas, essas bactérias não usam a água como doador de elétrons no cadeia de transporte de elétrons durante a produção de ATP. Em vez disso, eles usam hidrogênio, sulfeto de hidrogênio ou enxofre como doadores de elétrons. As bactérias fotossintéticas anoxigênicas também diferem da cianobaceria, pois não possuem clorofila para absorver a luz. Eles contém bacterioclorofila, que é capaz de absorver comprimentos de onda mais curtos da luz que a clorofila. Como tal, as bactérias com bacterioclorofila tendem a ser encontradas em zonas aquáticas profundas, onde comprimentos de onda mais curtos da luz são capazes de penetrar.
Exemplos de bactérias fotossintéticas anoxigênicas incluem bactérias roxas e bactérias verdes. As células bacterianas roxas vêm em um variedade de formas (esférica, haste, espiral) e essas células podem ser móveis ou não móveis. Bactérias de enxofre roxas são comumente encontradas em ambientes aquáticos e fontes de enxofre, onde o sulfeto de hidrogênio está presente e o oxigênio está ausente. As bactérias roxas sem enxofre utilizam concentrações mais baixas de sulfeto que as bactérias roxas e depositam enxofre fora de suas células, em vez de dentro de suas células. As células bacterianas verdes são tipicamente esféricas ou em forma de bastonete e as células são principalmente não móveis. Bactérias de enxofre verde utilizam sulfeto ou enxofre para a fotossíntese e não podem sobreviver na presença de oxigênio. Eles depositam enxofre fora de suas células. As bactérias verdes prosperam em habitats aquáticos ricos em sulfetos e às vezes formam flores esverdeadas ou marrons.