La chlorophylle joue un rôle central dans le processus de photosynthèse. Présente dans les chloroplastes des cellules végétales, elle absorbe principalement les longueurs d'onde de la lumière rouge et bleue, mais réfléchit la lumière verte, ce qui donne leur couleur caractéristique aux feuilles. Cette absorption de lumière déclenche une série de réactions chimiques qui mèneront à la production de glucose, un glucide utilisé par la plante pour sa propre croissance et développement. Ce glucose sert également de point de départ pour la synthèse d'autres molécules organiques, telles que l'amidon et la cellulose.

La photosynthèse se déroule essentiellement en deux phases principales : les réactions photochimiques et le cycle de Calvin. Les réactions photochimiques, qui se produisent dans les membranes des thylakoïdes des chloroplastes, impliquent la conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique sous forme d'ATP et de NADPH. Ces molécules énergétiques sont ensuite utilisées dans le cycle de Calvin, qui se déroule dans le stroma des chloroplastes, pour fixer le dioxyde de carbone et produire des glucides tels que le glucose. Le cycle de Calvin, aussi connu sous le nom de cycle de fixation du carbone, repose sur des enzymes spécifiques pour catalyser les différentes réactions chimiques nécessaires à la production de matière organique.

Plusieurs facteurs peuvent influencer l'efficacité de la photosynthèse. La lumière est essentielle, et son intensité, sa qualité (longueur d'onde) et sa durée d'exposition peuvent affecter le taux de photosynthèse. La concentration de dioxyde de carbone dans l'environnement joue également un rôle crucial, car elle constitue une matière première nécessaire au cycle de Calvin. La température influence les réactions enzymatiques de la photosynthèse, avec des températures optimales permettant une activité enzymatique maximale. De plus, la disponibilité de l'eau impacte directement la photosynthèse, car elle est utilisée comme une des matières premières et un facteur limitant en cas de déficit hydrique.

La production de matière organique par les végétaux verts est fondamentale pour les écosystèmes terrestres et aquatiques. En fixant le dioxyde de carbone atmosphérique et en produisant de l'oxygène comme sous-produit, les plantes contribuent au maintien de la vie sur Terre, régulant le climat et contribuant à la biodiversité. La matière organique produite par la photosynthèse constitue la base des réseaux trophiques, servant de source de nourriture pour les consommateurs primaires, tels que les herbivores, et, indirectement, pour les niveaux trophiques supérieurs. La photosynthèse et le stockage de carbone par les plantes sont également vitaux pour atténuer les effets du changement climatique.