Fotosynteesi ja valoa absorboivat pigmentit

Fotosynteesi on prosessi, jossa valoenergia muunnetaan kemialliseksi energiaksi, jolloin hiilidioksidi ja vesi muuttuvat orgaanisiksi molekyyleiksi. Prosessi tapahtuu lähes kaikissa levissä, ja itse asiassa suuri osa siitä, mitä fotosynteesistä tiedetään, löydettiin ensin tutkimalla viherlevää Chlorella.

Fotosynteesi käsittää sekä valo- että pimeäreaktiot (eli Calvinin syklin). Pimeiden reaktioiden aikana hiilidioksidi sitoutuu ribuloosabisfosfaattiin, 5-hiiliseen sokeriin, johon on kiinnittynyt kaksi fosfaattiryhmää, ribuloosabisfosfaattikarboksylaasientsyymin avulla. Tämä on ensimmäinen vaihe monimutkaisessa prosessissa, joka johtaa sokerien muodostumiseen. Valoreaktioiden aikana valoenergia muunnetaan pimeässä tapahtuviin reaktioihin tarvittavaksi kemialliseksi energiaksi.

Monien levien valoreaktiot eroavat maakasvien valoreaktioista, koska jotkut niistä käyttävät erilaisia pigmenttejä valon keräämiseen. Klorofyllit imevät pääasiassa sinistä ja punaista valoa, kun taas karotenoidit imevät pääasiassa sinistä ja vihreää valoa ja fykobiliproteiinit imevät pääasiassa sinistä tai punaista valoa. Koska absorboidun valon määrä riippuu levän pigmenttikoostumuksesta ja -pitoisuudesta, jotkin levät absorboivat enemmän valoa tietyllä aallonpituudella, ja näin ollen ne voivat mahdollisesti muuntaa enemmän kyseisen aallonpituuden valoenergiaa kemialliseksi energiaksi fotosynteesin avulla. Kaikki levät käyttävät klorofylli a:ta kerätäkseen fotosynteettisesti aktiivista valoa. Vihreät levät ja euglenofyytit käyttävät myös klorofylliä b. Klorofylli a:n lisäksi muut levät käyttävät myös erilaisia muiden klorofyllien, klorofyllidien, karotenoidien ja fykobiliproteiinien yhdistelmiä kerätäkseen lisävaloa spektrin aallonpituuksilta, joita klorofylli a tai b ei absorboi. Esimerkiksi kromofyyttilevät, dinoflagellaatit, kryptomonadit (luokka Cryptophyceae) ja Micromonadophyceae-luokka käyttävät myös klorofyllideja. (Klorofyllidit, joita usein kutsutaan virheellisesti klorofylleiksi, eroavat todellisista klorofylleistä siinä, että niistä puuttuu klorofylleille ominainen pitkä, rasvaliukoinen fytolihäntä). Jotkut viherlevät käyttävät karotenoideja fotosynteettisesti aktiivisen valon keräämiseen, mutta Dinophyceae- ja kromofyyttilevät käyttävät lähes aina karotenoideja. Fykobiliproteiineja, jotka näkyvät joko sinisinä (fykosyaniinit) tai punaisina (fykokerytriinit), esiintyy punalevissä ja kryptomonadeissa.