像現代城市離不開各種能源一樣，能源也是細胞城裡一切生命活動的命脈。由細胞構成的絢麗多姿的生物世界是地球上具有複雜內部聯繫的龐大生命系統，而「啟動」這一系統的動力就來源於太陽光的光能。生物世界吸收和利用太陽光能是通過綠色植物、藻類和某些細菌的光合作用得以實現的。
綠色植物利用太陽能把二氧化碳和水製成營養物質，維持自己的生命；動物又以植物為食物，發育成長；人類不僅以動、植物為食，還可利用由古代植物和小生物變成的煤和石油作為能源，發展社會經濟，改善生活。因此說，太陽光能是地球上一切生物賴以生存的總能源，沒有陽光就沒有了生命。那麼，在光合作用過程中，太陽光能是怎樣被生物所捕獲並轉變成可利用的生物能的呢？
光合作用是生物界攝取太陽光能的唯一過程。有些微生物，如硫細菌、鐵細菌等雖然能夠利用個別氧化反應所放出的化學能來養活自己、維持生命，但是從整個生物界來看，這一過程與廣大生物生命活動所依靠的「動力源」——光合作用比起來就微乎其微了。
在綠色植物中，凡是綠色的細胞都含有葉綠體。葉綠體中含有多種色素，包括葉綠素和類胡蘿蔔素。這些色素都能吸收太陽光。其中，植物進行光合作用時吸收和傳遞光能的主要工具是葉綠素。葉綠素分子有序地排列在葉綠體中。
葉綠素成員有兩個：葉綠素a，呈藍綠色；葉綠素b，呈黃綠色。這兩種葉綠素與它們的兄弟——類胡蘿蔔素排列在一起，它們共同徵服了太陽。也就是說，它們在綠色生命的大廈上，建成了一個光電裝置，可以永久地從太陽光裡攝取能量。
我們都知道，太陽光中有紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七色光。葉綠素最喜歡吸收的是紅光和藍紫光，而紅光和藍紫光也是最富有能量的光。葉綠素從七色光中「巧」取能量，使光能轉變成電能，這就是人類和其他一切生物生存和發展的能量源泉。葉綠素分子功高蓋世，從來沒有哪一個分子能與之相媲美，難怪人們稱它為世界上最重要的化合物。
光合作用工廠主要有兩大「車間」：第一「車間」的主要任務是葉綠素吸收太陽能，利用光能把水分子分解併合成滿載太陽能的物質。因為這一步需要陽光參與，因此稱為光反應。光反應又可分為光反應1和光反應2兩套光反應系統，每一套都有自己的「作用中心」和傳遞電子載體。兩套光反應系統通過電子載體彼此銜接；第二「車間」的主要任務是利用第一「車間」合成的富含能量的物質，把無機物——二氧化碳轉變成有機物——糖。這一「車間」的工作不需要陽光參與，稱為暗反應。光合作用的過程相當複雜，有些細節至今人們還是「霧裡看花」，不很清楚其真正的原因。
現在科學家們已大體上了解了光能轉變為生物能的過程：首先，濃綠的葉片是由葉肉細胞組成，葉肉細胞中含有許許多多神奇的可轉換能量的「小精靈」——葉綠體。在前面我們已經知道，每個葉綠體中含有很多的類囊體，葉綠素分子就有序地排列在類囊體的膜上。當陽光照射到葉片上面的時候，葉綠素立即活躍起來，它既充當光能「捕捉器」，又充當光能的「轉換器」。
你看，數目眾多的「天然色素」分子，包括大部分葉綠素a、全部葉綠素b、胡蘿蔔素和葉黃素，就像收音機中收集無線電波的天線一樣，拼命地收集光能。然後又以最快的速度將這些光能傳送到「作用中心」。「作用中心」是一種由少數特殊狀態的葉綠素a分子和蛋白質等組成的複合體，當「作用中心」接受了大量高能的中心色素分子——葉綠素a後，自身就充滿了能量，「性情」變得極不穩定。此時的「作用中心」分子就像坐在蹺蹺板上的居於高處一端的小孩一樣，隨時要將自己貯藏的能量以高能電子的形式發射出去，這樣中心色素的分子才能恢復平衡與平靜。當「作用中心」射出高能電子後，射出的電子沿類囊體膜中的電子載體進行「下坡」式的傳遞。電子在「下坡」
傳遞過程中不斷放出能量，這些能量又不斷被二磷酸腺苷捕獲並結合磷酸分子以高能鍵的形式暫時「收藏」，這樣就產生了一種高能量的化合物——三磷酸腺苷(ATP)。釋放完能量的電子最後被一種叫氧化型輔酶Ⅱ的化合物所接受。說來有趣，接受了電子的氧化型輔酶Ⅱ搖身一變就成了具有強還原性的還原型輔酶Ⅱ，還原型輔酶Ⅱ將繼續在光合作用的暗反應中「效力」。至此，收集來的光能經過第一「車間」的加工後發生了如下的變化：光能一電能一活躍的化學能，這些能量的攜帶者分別是：光子→電子→ATP。與此同時，表現在物質上的變化是通過植物的輸導組織輸送到葉細胞中的水分子被分解成氫、氧原子和電子，其中的氧以氧分子的形式釋放到大氣中去。
第二「車間」完成的是暗反應，暗反應是利用第一「車間」的光反應中所合成的ATP和還原型輔酶Ⅱ，把從葉片上的氣孔進入細胞內的二氧化碳「變成」含有穩定能量的葡萄糖的過程。這是一個複雜的變化過程：首先是將二氧化碳轉變成類似糖的具有三個碳原子的化合物，三個碳原子的化合物在經過一系列步驟還原成含有六個碳原子的葡萄糖，到這時，ATP中活躍的化學能就輸入到葡萄糖中去，成為穩定的化學能了。在暗反應過程中，雖然不需要陽光，但需要大量的專業化程度極高的酶來催化所有反應的完成，所以，人們又稱暗反應為「酶促反應」。
小小的葉綠體內部就是這樣既有明確的分工又有高度的協調，它們發揚著團結協作的精神，辛勤勞作，不斷吸收太陽光，分解水，聚斂了世界上最大的財富，共同完成著神奇而又偉大的光合作用。一般地說，通過光合作用每生成一克分子的葡萄糖就有2870千焦的太陽能被儲藏在葡萄糖中。
除了陸地上生長著的鬱鬱蔥蔥的綠色植物以外，在那浩翰無垠的海洋裡，還生活著各種各樣的水生植物，如裙帶菜、海藻、紫菜等等，它們也都能進行光合作用。據估算，水生植物產生的有機物比陸地植物還多七八倍呢！無論是陸生植物還是水生植物，它們都是勤勞的「能源開採家」。它們默默無聞地工作著，把宇宙之中無窮無盡的太陽能不斷地加以利用，為生物世界創造了巨大的能源。據粗略估計，在大約5.1億千米2的地球表面上，綠色植物每年大約吸收1750億噸的二氧化碳(其中陸生植物吸收200億噸，水生植物吸收1550億噸)和600多億噸的水。如果按照碳元素平均佔有機物乾重的42%計算，那麼每年就可形成4400億噸的有機物並釋放出大約4700億噸的氧氣。在生成有機物的同時，如果按照植物每年形成4400億噸有機物計算的話，那麼綠色植物每年就能貯存7.11×1018千焦的能量。
這是個怎樣的概念呢？打個比方，這些能量相當於24萬個三門峽水電站每年所發出的電力，相當於人類每年工業生產、日常生活和食物營養所需能量的100倍。因此，通過光合作用所貯存的能量幾乎是所有生命活動所需能量的最初源泉。正是光合作用解決了人類和幾乎所有生物的「吃飯」問題，也正是光合作用為人類社會提供了95%以上的動力。當你在綠樹成蔭的道路上漫步，呼吸著沁人心脾的空氣的時候，你不要忘記這當中光合作用的功勞。光合作用用一種神奇的力量推動了生物界的發展和繁榮，沒有光合作用就沒有今日的生物世界。因此說，光合作用無愧於生物界生命活動的「動力源」這個光榮稱號。