Fotosentetik bakteriler, fotosentez yaparak enerji üretirler. Fotosentezde, yeşil pigmenti bulunan klorofile sahip olan canlılar, su ve karbondioksit veya H2S gibi maddeleri kullanarak karbonhidratları sentezlerler. Bu süreçte klorofil aracılığıyla absorbe edilen güneş ışığının enerjisi kullanılır.

Eğer güneş ışığı yerine kimyasal reaksiyonlardan elde edilen enerji kullanılıyorsa bu sürece kemosentez denir. Bazı bakteriler, ışık enerjisine ihtiyaç duymadan kimyasal enerji ile organik maddelerin sentezini gerçekleştirirler. Örnek olarak azot, kükürt, demir ve hidrojen bakterileri ototroftur ve klorofil bulunmadığı zaman kemosentez yardımı ile organik maddeleri sentezlerler.

Kemosentetik bakteriler, organik olmayan maddeleri oksitleyerek ürettikleri kimyasal enerjiden yararlanarak CO2 ve H2O'dan karbonhidratlı besinler üretirler. Toprakta azot, organik azot bileşikleri nitratlar ve amonyum tuzları şeklinde bulunur. Azotlu bileşikler, bakteriler tarafından okside edilir ve bu sürece nitrifikasyon denir. Nitrifikasyon ile azot, bitkilerin kullanabileceği bileşikler haline gelirken, kimyasal reaksiyonlardan açığa çıkan enerji de kemosentez için kullanılır.

Bitkiler, atmosferde bulunan CO2'yi bağlayarak organik bileşikler oluştururlar. Ancak bitkiler atmosferde bulunan azot gazını doğrudan kullanamazlar. Azotu, azotlu bileşikler şeklinde topraktan alırlar. Topraktaki azotun kullanılabilir hale gelmesi kemosentez ile gerçekleşir ve bu süreç doğadaki azot döngüsünü tamamlar.

Fotosentez, klorofil taşıyan organizmalarda ışık enerjisinden yararlanılarak organik bileşiklerin sentezlenmesi olayıdır. Bu organizmalara fotosentetik organizmalar denir ve büyük bir kısmını bitkiler oluşturur. Fotosentezde ışık enerjisi kimyasal enerjiye dönüştürülür ve organik maddeler sentezlenir.

Bitkiler, diğer canlılar gibi yaşam için gerekli enerjiyi organik maddelerin kimyasal enerjisinden sağlarlar. Güneş ışığından yararlanarak havadaki karbondioksit oranını düşürür ve organik besinleri sentezlerler. Fotosentez, özümleme veya asimilasyon olarak da bilinir. Yapraklar, bitkilerin besin üreten merkezleridir. Bitki yapraklarındaki hücrelerde kloroplast adı verilen yapılar bulunur ve bu yapılar içindeki klorofil maddesi ışığı yakalar. Kloroplastlar, güneş ışığını enerjiye dönüştürerek besin üretirler. Üretilen besin, bitkinin diğer bölümlerine dağıtılır.

Fotosentezle, atmosferdeki karbondioksit nişasta ve diğer yüksek enerjili karbonhidratlara dönüştürülür. Karbon kullanımı sonucu oluşan oksijen ise atmosfere geri bırakılır. Bitkiler, ihtiyaç duyduklarında bu karbonhidratlardan depoladıkları enerjiyi kullanırlar. Fotosentetik organizmalar her yıl yaklaşık 200-500 milyar ton kadar CO2'yi dönüştürürler. Bu süreç, ekosistemlerin enerji ihtiyacını karşılayan temel mekanizmalardan biridir.