La fotosíntesis es el proceso por el cual la energía luminosa se convierte en energía química mediante la cual el dióxido de carbono y el agua se convierten en moléculas orgánicas. El proceso tiene lugar en casi todas las algas y, de hecho, gran parte de lo que se conoce sobre la fotosíntesis se descubrió por primera vez estudiando el alga verde Chlorella.
Cortesía de Robert A. Andersen
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La fotosíntesis comprende tanto reacciones de luz como reacciones de oscuridad (o ciclo de Calvin). Durante las reacciones oscuras, el dióxido de carbono se une a la ribulosa bifosfato, un azúcar de 5 carbonos con dos grupos fosfato unidos, mediante la enzima ribulosa bifosfato carboxilasa. Este es el paso inicial de un complejo proceso que conduce a la formación de azúcares. Durante las reacciones lumínicas, la energía de la luz se convierte en la energía química necesaria para las reacciones oscuras.
Las reacciones lumínicas de muchas algas difieren de las de las plantas terrestres porque algunas de ellas utilizan diferentes pigmentos para recoger la luz. Las clorofilas absorben principalmente luz azul y roja, mientras que los carotenoides absorben principalmente luz azul y verde, y las ficobiliproteínas absorben principalmente luz azul o roja. Dado que la cantidad de luz absorbida depende de la composición y la concentración de los pigmentos que se encuentran en el alga, algunas algas absorben más luz en una determinada longitud de onda y, por lo tanto, potencialmente, esas algas pueden convertir más energía lumínica de esa longitud de onda en energía química mediante la fotosíntesis. Todas las algas utilizan la clorofila a para recoger la luz fotosintéticamente activa. Las algas verdes y las euglenofitas también utilizan la clorofila b. Además de la clorofila a, el resto de las algas también utilizan varias combinaciones de otras clorofilas, clorofílidos, carotenoides y ficobiliproteínas para recoger luz adicional de las longitudes de onda del espectro no absorbidas por la clorofila a o b. Las algas cromófitas, los dinoflagelados, las criptomonedas (clase Cryptophyceae) y la clase Micromonadophyceae, por ejemplo, también utilizan clorofílidos. (Los clorofílidos, a menudo llamados incorrectamente clorofilas, se diferencian de las verdaderas clorofilas en que carecen de la larga cola de fitol soluble en grasa que es característica de las clorofilas). Algunas algas verdes utilizan carotenoides para captar la luz fotosintéticamente activa, pero las dinofíceas y las cromófitas casi siempre utilizan carotenoides. Las ficobiliproteínas, que aparecen de color azul (ficocianinas) o rojo (ficoeritrinas), se encuentran en las algas rojas y en las criptomonedas.