Fotosentez, bitkiler ve diğer canlılar tarafından, ışık enerjisini organizmaların yaşamsal eylemlerine enerji sağlamak için daha sonra serbest bırakılabilecek kimyasal enerjiye dönüştürmek için kullanılan bir işlemdir. Bu kimyasal enerji, karbondioksit ve sudan sentezlenen şekerler gibi karbonhidrat moleküllerinde depolanır.
Kloroplast, fotosentezin gerçekleştiği sitoplazmik organeldir. Bitkilerin sadece yeşil kısımlarında bulunur. Bitkide besin ve oksijen üretilmesini sağlar. Genellikle yeşil renkli olduğu için bitkilerin çoğunun yeşil renkli olmasının temel sebebidir. Güneş enerjisini moleküler bağlar halinde saklayabilen tek yapı kloroplastlardır ve senede bu yolla dünyada 200 milyar ton organik madde üretilmektedir. Fotosentez yapma yeteneği kazanmış bir çekirdeksiz ve organelsiz ilkin hücre ve heterotrof (adrıbeslek) canlıların içerisine girerek simbiyoz yaşama uymuş bu şekilde kloroplastları meydana getirmiştir. Yani mavi algler kloroplastların evrimsel olarak atasıdır.
Pigment ya da boyar madde, suda tamamen veya hemen hemen çözünmeyen renkli bir malzemedir. Bunun tersine, boyalar genelde, en azından kullanımlarının bir aşamasında çözünürdür. Boyalar genellikle organik bileşik pigmentler ise genellikle inorganik bileşikdir. Tarih öncesi ve tarihi değeri olan pigmentler arasında koyu sarı, odun kömürü ve lapis lazuli bulunur. Sanayide olduğu kadar sanatta da kalıcılık ve istikrar istenen özelliklerdir. Kalıcı olmayan pigmentler kaçak olarak adlandırılır. Kaçak pigmentler zamanla veya ışığa maruz kaldıkça solarken bazıları sonunda kararır. Pigmentler boya, mürekkep, plastik, kumaş, kozmetik, gıda ve diğer malzemeleri renklendirmede kullanılır. İmalat ve görsel sanatlarda kullanılan çoğu pigment kuru renklendiricidir ve genellikle ince bir toz hâlinde öğütülür. Boyada kullanım için bu toz, pigmenti askıya alan görece nötr veya renksiz bir malzeme olan bağlayıcıya eklenir ve boyaya yapışkanlık verir. Genellikle aracında çözünmez olan bir pigment ile kendisi bir sıvı olan veya aracında çözünen boya arasında bir ayrım yapılır. Renklendirici, ilgili araca bağlı olarak bir pigment veya bir boya görevi görebilir. Bazı durumlarda pigment, bir metalik tuzla çözülebilir bir boyanın çökeltmesi ile boyadan üretilebilir. Oluşan pigmente göl pigmenti denir. Biyolojik pigment terimi, çözünürlüklerinden bağımsız olarak tüm renkli maddeler için kullanılır.
Plastitler, deniz yosunu, bitki ve kimi protist hücrelerinde bulunan, çeşitli görevleri olan çift zarlı temel organeldir. 1,5 milyar yıl önce endosimbiyoz ile ökaryot hücrelerine aktarılmış siyanobakteriler olarak değerlendirilir. Genç hücrelerde renksiz olan plastitler (lökoplast), hücre ile birlikte gelişerek, hücrenin görevine uygun biçim ve renk kazanır. Bulundurdukları pigment ve görevlerine göre birbirine dönüşebilen üç çeşit plastit vardır:
Klorofil, çeşitli dalga boylarındaki ışıkları emerek bitkide fotosentez (özümleme) olayının meydana gelmesine sebep olan, yeşil renkli bir biyolojik pigment.
Protistler, ayrışık (heterojen) bir canlı grubudur ve hayvan, bitki ya da mantar olarak değerlendirilemeyen ökaryot canlılardan oluşur. Protistler bilimsel sınıflandırma açısından âlem olarak değerlendirilse de tek soylu (monophyletic) değil, kısmi soylu (paraphyletic) bir gruptur. Protistler içinde değerlendirilen canlıların da görece basit yapılı ya da ileri düzeyde özelleşmiş dokuları olmayan olmak dışında ortak özellikleri pek yoktur.
Fitoplanktonlar, plankton topluluğunun ototrof bileşenleri ve okyanus, deniz ile tatlı su ekosistemlerinin anahtar faktörlerinden biridir. Dünyadaki oksijen kaynağının büyük kısmı bu canlılar tarafından üretilir. Adı Grekçe "bitki" anlamına gelen φυτόν (phyton) kelimesi ile "gezici" anlamına gelen πλαγκτός (planktos) kelimelerinden gelir. fitoplanktonların çoğu çıplak göz ile görülemeyecek kadar küçüktür. Ancak yeteri kadar sayıda bir arada olduklarında hücrelerinde bulunan klorofil sayesinde suda yeşil renkli olarak görülebilirler. Suda görülen renk fitoplanktonun türüne göre klorofilin derecesine ve fikobiliproteinler ile zantofiller gibi diğer pigmentlerin var olup olmamasına göre değişiklik gösterebilir.
Prokaryotlar ya da Prokaryota; bakteriler, siyanobakteriler, riketsiyalar, aktinomisetler, arkealer ve mikroplazmaların gruplarının dahil olduğu; gerçek çekirdek zarları ve membrana bağlı organelleri olmayan, fosfolipid barındıran hücre duvarı ve tek helezonlu DNA molekülü hücre içinde serbest halde bulunan mikroorganizmaları kapsayan canlılar üst alemdir.
Kırmızı algler ya da Rhodophyta, ; deniz alglerinin büyük bir kısmını oluşturan bir Protista alemi şubesidir.
Altınsarısı algler ya da, Chrysophyta; diyatomları, sarı-kahve rengi, sarı-yeşil algleri kapsayan bir Protista alemi şubesidir.
Yeşil algler ya da Chlorophyta, tek hücreli ya da koloni oluşturan ya da çok hücreli türleri kapsayan protista alemi şubesidir.
Kahverengi algler ya da Phaeophyta; çok hücreli alglerin büyük kısmını oluşturan Protista şubesidir.
Su yosunları ya da algler, sucul fotosentetik ökaryotları tanımlamak için kullanılan ve birbirleriyle akraba olmayan çeşitli grupları içine alan resmî olmayan bir terimdir. Grup, Chlorella gibi tek hücreli mikroalglerden, kelp gibi çok hücreli ve makroskopik kahverengi alglere kadar çeşitli farklı şubeden canlıyı kapsar. Mavi-yeşil algler olarak da adlandırılan siyanobakteriler gibi prokaryotlar, genellikle alg olarak nitelendirilmezler. Ayrıca yosun tanımı çoğunlukla su yosunları için kullanılsa da; yosunlar, kara yosunları ve su yosunlarını kapsayan genel bir terimdir.
Likenler ya da Lichenes; başlı başına birer organizma değildirler. Mantarlar ve fotosentetik alglerden meydana gelen simbiyotik birlikteliklerdir.
Chlorella, yeşil algler şubesinde yer alan, 2-8 mikrometre boyutunda, küre ya da elips biçimindeki tatlı su yosunu cinsidir. Yapısında klorofil a ile klorofil b taşıyan ve fotosentez yapan organizmalar olan Chlorella, yüksek fotesentetik verimi nedeni ile olası bir enerji ve besin kaynağı olarak araştırılmaktadır. Chlorella kuru kütlesi bol miktarda protein içermektedir. Yaşlandıkça karbonhidrat ve yağ üretimleri artar.
Emerson etkisi, 680 nm'den küçük ve büyük dalga boylu ışınların birlikte verilmesiyle meydana gelen fotosentetik verim artışına denir.
Turuncu rengi additif renk sintezine göre kırmızı ve sarı arasında, dalgaboyuya göre 585-620 nanometre civarında olan bir renktir. Karşıt rengi mavidir.
Mavi, çakır veya gök, resim boyamada ve geleneksel renk teorisi ve RGB renk modelindeki üç ana renkler pigmentlerinden biridir. Görünür ışığın tayfı üzerinde menekşe ve yeşil arasında uzanır. Göz yaklaşık 450 ile 495 nanometre arasında baskın dalga boyu olan ışığı gözlemlerken maviyi algılar. Çoğu mavi, diğer renklerin hafif bir karışımını içerir; gök mavisi biraz yeşil içerirken lacivert biraz menekşe içerir. Açık gündüz gökyüzü ve derin deniz Rayleigh saçılması olarak bilinen optik bir etki nedeniyle mavi görünür. Tyndall etkisi adı verilen bir optik etki, mavi gözler 'i açıklar. Havadan perspektif adı verilen başka bir optik etki nedeniyle uzaktaki nesneler daha mavi görünür. Karşıt rengi turuncu'dur.
Archaeplastida, kırmızı algler (Rhodophyta), yeşil algler ve kara bitkilerini ve glokofitler gibi bazı küçük grupları içeren önemli bir ökaryot grubudur. Archaeplastida'nın tüm soyları, fotosentetik olmayan ökaryotrofik bir kamçılı olan Rhodophyta'nın kardeş taksonu Rhodelphidia dışında fotoototrofiktir. Archaeplastida üyeleri, iki zarla çevrili kloroplastlara sahiptir, bu özellikleri bu canlıların bir siyanobakteri ile beslenerek endosimbiyoz olayı yoluyla doğrudan elde edildiğini düşündürür. Amoeboid Paulinella chromatophora'nın yanı sıra kloroplastlara sahip diğer tüm gruplar, ikincil olarak kırmızı veya yeşil alglerden elde edildiklerini düşündüren üç veya dört zarla çevrili kloroplastlara sahiptir. Kırmızı ve yeşil alglerin aksine, glokofitler hiçbir zaman ikincil endosimbiyoz olaylarına dahil olmamıştır.
Elysia chlorotica, küçük ila orta boy bir yeşil deniz salyangozu türüdür. Özsuyu emen deniz salyangozları olan Sacoglossa soyunun bir üyesidir. Bu grubun bazı üyeleri, kleptoplasti olarak bilinen bir olay olan fotosentez için yedikleri alglerdeki kloroplastları kullanır. Deniz algi Vaucheria litorea'nın kloroplastları ile hücre altı endosimbiyotik bir ilişki içinde yaşar. Fotosentez yapabilen bilinen tek hayvandır.
