光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，分为叶绿素（占四分之三）和类胡萝卜素（占四分之一）。
叶绿素分为叶绿素a（蓝绿色）和叶绿素b（黄绿色）；类胡萝卜素分为胡萝卜素（橙黄色）和叶黄素（黄色）。
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
叶绿素：N，Mg，Fe，Mn
绝大多数的叶绿素a和全部叶绿素b（或胡萝卜素，叶黄素）具有吸收和传递光能的作用，它们把光能传递给极少数具有特殊状态的叶绿素a。
只有处于特殊状态的叶绿素a能转化光能。
总反应：
\[6CO^2+12H_2O\longrightarrow^{光}_{叶绿体}C_6H_{12}O_6+6O_2+6H_2O \]或是 \(CO_2+H_2O\to (CH_2O)+O_2\)
光合作用分为光反应和暗反应，两个反应之间靠：
- 还原性辅酶Ⅱ（NADPH）和氧化性辅酶Ⅱ（NADP+）之间的转化
- ATP 和 ADP 之间的转化
来为暗反应提供还原氢[H]和能量。
暗反应消耗的是 ATP 和 NADPH。
光反应机理
类囊体薄膜中的色素吸收光能，
- 使水光解生成氧气和氢离子
- 氢离子和氧化性辅酶Ⅱ结合形成还原型辅酶Ⅱ
- ADP+Pi=ATP。
暗反应又叫卡尔文循环。
暗反应机理
首先是 CO2 + C5，固定成 2C3，这个过程不消耗能量。
然后是 2C3 通过 ATP 的供能，被 NADPH 还原，生成 (CH2O) 和 C5，C5 继续进入卡尔文循环。