A fotoszintézis az a folyamat, amelynek során a fényenergia kémiai energiává alakul át, melynek során a szén-dioxid és a víz szerves molekulákká alakul. A folyamat szinte minden algában előfordul, és valójában a fotoszintézisről ismert ismereteink nagy részét először a Chlorella nevű zöldmoszat tanulmányozásával fedezték fel.
Courtesy of Robert A. Andersen
Encyclopædia Britannica, Inc. a cikk összes videójának megtekintése
A fotoszintézis a fényreakciókat és a sötét reakciókat (vagy Calvin-ciklust) egyaránt magában foglalja. A sötét reakciók során a szén-dioxidot a ribulóz-biszfoszfát, egy 5 szénatomos cukor, amelyhez két foszfátcsoport kapcsolódik, a ribulóz-biszfoszfát-karboxiláz enzim köti meg. Ez a kezdeti lépése annak az összetett folyamatnak, amely a cukrok kialakulásához vezet. A fényreakciók során a fényenergia átalakul a sötét reakciókhoz szükséges kémiai energiává.
A sok alga fényreakciói különböznek a szárazföldi növényekétől, mivel némelyikük más pigmenteket használ a fény begyűjtésére. A klorofillok elsősorban kék és vörös fényt, míg a karotinoidok elsősorban kék és zöld fényt, a fikobiliproteinek pedig elsősorban kék vagy vörös fényt nyelnek el. Mivel az elnyelt fény mennyisége az algában található pigmentek összetételétől és koncentrációjától függ, egyes algák egy adott hullámhosszon több fényt nyelnek el, és ezért potenciálisan ezek az algák az adott hullámhosszon több fényenergiát tudnak fotoszintézis útján kémiai energiává alakítani. Minden alga klorofill a-t használ a fotoszintetikusan aktív fény összegyűjtésére. A többi alga a klorofill a mellett más klorofillok, klorofilidek, karotinoidok és fikobiliproteinek különböző kombinációit is használja a spektrum azon hullámhosszúságú hullámhosszúságú további fény összegyűjtésére, amelyet a klorofill a vagy b nem nyel el. A kromofita algák, a dinoflagellák, a kriptomonádok (Cryptophyceae osztály) és a Micromonadophyceae osztály például szintén használnak klorofilideket. (A klorofillidok, amelyeket gyakran tévesen klorofilloknak neveznek, abban különböznek a valódi klorofilloktól, hogy hiányzik belőlük a klorofillokra jellemző hosszú, zsírban oldódó fitolfarok.) Egyes zöldalgák karotinoidokat használnak a fotoszintetikusan aktív fény begyűjtésére, de a Dinophyceae és a kromofita algák szinte mindig karotinoidokat használnak. A fikobiliproteinek, amelyek vagy kék (fikocianinok) vagy vörös (fikoerythrinek) színűek, a vörös algákban és a kriptomonádokban találhatók.