Kai kurie organizmai sugeba pasisavinti saulės spindulių energiją ir panaudoti ją organiniams junginiams gaminti. Šis procesas, žinomas kaip fotosintezė, yra būtinas gyvenimui, nes teikia energijos abiems gamintojai ir vartotojai. Fotosintetiniai organizmai, dar žinomi kaip fotoautotrofai, yra organizmai, galintys fotosintezuoti. Kai kurie iš šių organizmų yra aukštesni augalai, kai kurie protistai (dumbliai ir euglena) ir bakterijos.
Į fotosintezė, šviesos energija virsta chemine energija, kuri kaupiama gliukozės (cukraus) pavidalu. Gliukozei, deguoniui ir vandeniui gaminti naudojami neorganiniai junginiai (anglies dioksidas, vanduo ir saulės spinduliai). Fotosintetiniai organizmai naudoja anglį organinėms molekulėms generuoti (angliavandeniai, lipidaiir baltymai) ir sukaupti biologinę masę. Deguonį, gaunamą kaip dviejų fotosintezės produktų, naudoja daugelis organizmų, įskaitant augalai ir gyvūnai, dėl ląstelinis kvėpavimas. Dauguma organizmų tiesiogiai ar netiesiogiai maitinasi fotosinteze. Heterotrofinis (
hetero-, -trofinis) organizmų, tokių kaip gyvūnai, dauguma bakterijosir grybeliai, nesugeba nei fotosintezuoti, nei gaminti biologiniai junginiai iš neorganinių šaltinių. Iš esmės jie turi vartoti fotosintetinius organizmus ir kitus autotrofus (automatinis-, -trofai) norint gauti šias medžiagas.Fotosintezė į augalai atsiranda specializuotose organelės paskambino chloroplastai. Chloroplastai randami augale lapai ir turi pigmento chlorofilą. Šis žaliasis pigmentas sugeria šviesos energiją, reikalingą fotosintezei vykti. Chloroplastuose yra vidinės membranos sistema, susidedanti iš struktūrų, vadinamų tiroidais, kurie veikia kaip šviesos energijos virsmo chemine energija vietos. Anglies dioksidas yra paverčiamas angliavandeniais procese, vadinamoje anglies fiksacija arba Kalvino ciklu. angliavandeniai galima laikyti krakmolo pavidalu, naudoti kvėpavimo metu arba naudoti gaminant celiuliozę. Proceso metu pagamintas deguonis patenka į atmosferą per augalų lapų, žinomų kaip., Poras stomata.
Augalai vaidina svarbų vaidmenį maistinių medžiagų ciklas, ypač anglies ir deguonies. Vandens ir sausumos augalai (žydintys augalai, samanos ir paparčiai) padeda reguliuoti atmosferos anglį, pašalindami anglies dioksidą iš oro. Augalai taip pat svarbūs deguonies, kuris išleidžiamas į orą kaip vertingas, gamybai šalutinis fotosintezės produktas.
Dumbliai yra eukariotiniai organizmai, turintys abi savybes augalai ir gyvūnai. Kaip ir gyvūnai, dumbliai gali maitintis savo aplinkoje esančiomis organinėmis medžiagomis. Kai kuriuose dumbliuose taip pat yra organelių ir gyvūnų ląstelėse esančių struktūrų, tokių kaip flagella ir centrioles. Kaip ir augaluose, dumbliuose yra fotosintetinių organelių, vadinamų chloroplastais. Chloroplastuose yra chlorofilo, žaliojo pigmento, kuris sugeria šviesos energiją fotosintezei. Dumbliuose taip pat yra kitų fotosintetinių pigmentų, tokių kaip karotenoidai ir fikobilinai.
Dumbliai gali būti vienaląsčiai arba egzistuoti kaip didelės daugialąstelinės rūšys. Jie gyvena įvairiose buveinėse, įskaitant druskos ir gėlo vandens telkinius vandens aplinka, šlapio dirvožemio arba ant drėgnų uolienų. Fotosintetiniai dumbliai, žinomi kaip fitoplanktonas, randami tiek jūrų, tiek gėlo vandens aplinkose. Daugumą jūrinio fitoplanktono sudaro diatomos ir dinoflagellates. Daugumą gėlo vandens fitoplanktono sudaro žali dumbliai ir melsvadumbliai. Fitoplanktonas plūduriuoja šalia vandens paviršiaus, kad būtų geriau prieinami saulės spinduliai, reikalingi fotosintezei. Fotosintetiniai dumbliai yra gyvybiškai svarbūs pasauliui maistinių medžiagų ciklas tokių kaip anglis ir deguonis. Jie pašalina anglies dioksidą iš atmosferos ir sukuria daugiau kaip pusę viso deguonies tiekimo.
Euglena yra vienaląsčiai protistai gentyje Euglena. Šie organizmai buvo klasifikuojami prieglobstyje Euglenophyta su dumbliais dėl jų fotosintezės galimybių. Dabar mokslininkai mano, kad jie nėra dumbliai, tačiau savo fotosintezės galimybes įgijo per endosimbiotinius ryšius su žaliaisiais dumbliais. Taigi Euglena buvo įdėtos į prieglobstį Euglenozoa.
Melsvadumbliai yra deguonies fotosintezėbakterijos. Jie renka saulės energiją, sugeria anglies dioksidą ir išskiria deguonį. Kaip ir augaluose bei dumbliuose, yra melsvabakterių chlorofilo ir paverčia anglies dioksidą cukrumi fiksuodami anglį. Skirtingai nuo eukariotinių augalų ir dumblių, melsvadumbliai yra prokariotiniai organizmai. Jiems trūksta membranos branduolys, chloroplastai, ir kita organelės rastas augalai ir dumbliai. Vietoj to, melsvabakterės turi dvigubą išorę ląstelės membrana ir sulankstytos vidinės tiroidinės membranos, naudojamos fotosintezė. Melsvadumbliai taip pat gali fiksuoti azotą - procesą, kurio metu atmosferos azotas virsta amoniaku, nitritu ir nitratu. Šias medžiagas augalai absorbuoja biologinių junginių sintezei.
Melsvadumblių yra įvairių žemės biomai ir vandens aplinka. Kai kurie yra laikomi ekstremofilai nes jie gyvena nepaprastai atšiaurioje aplinkoje, tokioje kaip karštosios zonos ir hipersalinės įlankos. Gloeocapsa melsvadumbliai netgi gali išgyventi atšiaurias kosmoso sąlygas. Melsvadumbliai taip pat egzistuoja fitoplanktonas ir gali gyventi kituose organizmuose, tokiuose kaip grybeliai (kerpės), protistai, ir augalai. Cianobakterijose yra pigmentai - fikoeritrinas ir fikocianinas, kurie yra atsakingi už melsvai žalią spalvą. Dėl savo išvaizdos šios bakterijos kartais vadinamos melsvai žaliaisiais dumbliais, nors jie visai nėra dumbliai.
Anoksigeniška fotosintezė bakterijos yra fotoautotrofai (sintetinti maistą naudojant saulės spindulius), kurie negamina deguonies. Skirtingai nuo melsvadumblių, augalų ir dumblių, šios bakterijos nenaudoja vandens kaip elektronų donoras elektronų transportavimo grandinė gaminant ATP. Kaip elektronų donorus jie naudoja vandenilį, vandenilio sulfidą ar sierą. Anoksigeniškos fotosintezės bakterijos nuo melsvadumblių taip pat skiriasi tuo, kad neturi chlorofilo, kad sugertų šviesą. Juose yra bakteriochlorofilas, gebanti absorbuoti trumpesnius šviesos bangos ilgius nei chlorofilas. Bakterijos, turinčios bakterioflorofilą, paprastai randamos giliose vandens zonose, kur prasiskverbia trumpesni šviesos bangos ilgiai.
Anoksigeninių fotosintetinių bakterijų pavyzdžiai apima: purpurinės bakterijos ir žaliosios bakterijos. Violetinės bakterijos ląstelės patenka į formų įvairovė (rutulinės, lazdele, spiralės) ir šios ląstelės gali būti judrios arba nepastebimos. Violetinės sieros bakterijos dažniausiai aptinkamos vandens aplinkoje ir sieros šaltiniuose, kur yra vandenilio sulfido, o deguonies nėra. Purpurinės ne sieros bakterijos sunaudoja mažesnes sulfido koncentracijas nei purpurinės sieros bakterijos ir siera nusėda ne ląstelėse, o ląstelių viduje. Žalia bakterijų ląstelės paprastai yra rutulio arba lazdelės formos, o ląstelės iš esmės nėra judrios. Žaliosios sieros bakterijos fotosintezei naudoja sulfidą arba sierą ir negali išgyventi esant deguoniui. Jie nusėda siera ne savo ląstelėse. Žaliosios bakterijos klesti sulfidų turtingose vandens buveinėse ir kartais sudaro žalsvą ar rudą žydėjimą.