光合作用
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植物进行光合作用，产生碳水化合物，才得以生长、开花与结果，同时提供了动物维持生存的基本食物。因此，光合作用是地球上的生物得以延续的主要方法。光合作用的奥秘在于叶绿素的电子传递与能量转换机制，其反应简式是
xCO2 ＋yH2 O＋hv ─叶绿素、阳光→ xO2 ＋Cx (H2 O)y
光合作用产物是氧气与以糖类为主的 Cx (H2 O)y 碳水化合物，全反应是一吸热反应，将能转换成化学能，以碳水化合物方式储存能量。
光合作用是依赖着一连串的电荷与能量转移反应所推动，其中的关键性角色是发色团结构。分子内有许多电子轨域，各个电子轨域有不同且不连续的能量，有如楼梯一样，电子装填的原则是先填满低能阶电子轨域之后，再进驻高能阶电子轨域。
依此规则，发色团结构的电子组态称为基态，其中最高能量的电子轨域称为「最高装填轨域」。当发色团电子吸收光线，最高装填轨域上的电子获得光子能量，跳到高能阶的「最低未装填轨域」，称为激态电子。
叶绿素分子发色团为高度共轭双键结构，将叶绿素的电子由「最高装填轨域」，激发到高能阶的「最低未装填轨域」所需能量很低，仅相当于红色光波的光子能量，因此可以吸收太阳光的红色光而呈现绿色。
当这个电子由高能阶的电子轨域跳回到低能阶的电子轨域时，即将这些能量释放出来，转移到水分子进行光水解作用，亦称为光反应，促使水分子分解产生 H＋ 、氧及电子，合成腺核苷三磷酸（ATP）与（还原型）烟碱醯胺腺嘌呤二核酸磷酸（NADPH）。在叶绿素基质中进行暗反应，将二氧化碳固定化后，经由酵素催化，与光水解作用产生的 ATP 与 NADPH 反应，合成碳水化合物。
胡萝卜素是一种助吸光素，具有共轭双键发色团结构，其激发能量高低随着共轭双键数目而定，共轭双键结构越多，电子便越容易被激发，所需的光子能量也就比较低。C40 胡萝卜素具有 11 个双键，其吸收光波长增加到 466 与 497 奈米，相当于蓝绿色光波的光子能量，可以把「最高装填轨域」电子激发到高能阶的「最低未装填轨域」，该能量高于叶绿素芳香烃发色团结构的光子能量。也因为如此，胡萝卜素可以将所吸收的高能光子传递给叶绿素光子，由于胡萝卜素可以吸收叶绿素吸收不到的光波长，而使得光合作用的色光光谱变宽。
光合作用所需的二氧化碳与水分子，从植物的下表皮进入叶肉细胞的叶绿体进行光合作用，光合作用的产品氧气则以气态方式经过下表皮组织扩散到大气中，碳水化合物产物则经过叶柄基部，运输到树木各部位。
