① 광화학반응에 의한 화학합성. 광니트로소화반응에 의한 옥심의 합성은 공업적으로도 성공한 예이다.

즉, 시클로헥산에 염화니트로설과 염화수소의 혼합 가스를 주입하여 빛을 비추면, 시클로헥산온 옥심의 이염산염이 생성된다.

또 디아조화합물 · 케텐화합물 · 디아지린화합물에 빛을 비춰서 생성하는 카르벤을 이용, 각종 유기화합물이 합성된다.

② 빛에너지를 이용해 탄산가스를 고정시키고 유기물을 합성하는 과정. 독립영양의 한 형식으로서 탄산가스의 환원에 수반되어 고등 식물이나 클로렐라처럼 산소를 발생하는 것, 홍색세균처럼 황화수소나 그 밖의 물질의 산화작용을 하는 것이 있다.

첫째 경우는 에 따라 진행한다.

광합성에 의한 탄소고정은 연간 2×l0 t 정도로서, 지구 위에 현존하는 유기물의 대부분과 대기 속의 산소는 광합성에 의해 생성된다.

광합성 기구는 매우 복잡해 아직 완전히 구명되지는 않았으나 대개 다음과 같다.

㉠ 빛에너지가 화학에너지로 반전하여 광인산화되고 ㉡ 빛에 의한 니코틴 아미드아데닌디뉴클레오티드인산(NADP)의 환원, ㉢ 이에 수반되는 O 의 발생, ㉣ ㉠에서 생성된 3중 인산아데노신(ATP)과 ㉡에서 생성된 환원형 NADP를 써서 CO 를 유기물로 변화시키는 반응. 여기서 ㉠, ㉡, ㉢은 빛이 필요하므로 명반응이라 하고 ㉣을 암반응이라고 한다.

엽록소 및 차로티노이드 같은 광합성 색소에 흡수된 빛은 증감작용에 의해 엽록소 1분자를 여기하는 데 쓰이고, 이 때 방출된 전자는 최종적으로 페레독신에 공급되어, 결국은 NADP를 환원한다.

전자를 잃은 엽록소 분자는 광화학반응계 ②에서 공급되는 전자를 플라스토퀴논, 시토크롬b , 시토크롬f, 플라스토시아민 등의 매개체에 의해 전달받아 환원된다.

광화학반응계 ②는 광화학반응계 ①보다 단파장의 빛에 의해 물의 광분해를 일으켜 수산이온에서 천자를 빼앗기 때문에 그 결과로 산소가 발생하게 된다.

이상과 같은 전자이동에 의해 NADP의 환원과 더불어 산화성 인산화반응이 일어나 ADP와 무기인산에서 ATP가 생성된다.

이것을 광인산화라고 하며 광화학반응계 ①의 비춤에 의해 생성된 환원형인 페레독신에서 전자가 시토크롭계로 옮겨져 인산화가 일어나기도 한다.