Une énergie inépuisable baigne la Terre : le rayonnement solaire. Les organismes photosynthétiques utilisent cette énergie et la transforment en énergie électrique puis chimique pour synthétiser des molécules organiques biologiques.
Les photosystèmes, systèmes de capture de l’énergie lumineuse, sont constitués d’une antenne et d’un système de conversion des flux de photons en flux électriques. Les électrons sont fournis soit par l’hydrogène sulfuré, cas de certaines bactéries photosynthétiques (un seul photosystème), soit par l’eau dans le cas des plantes (deux photosystèmes fonctionnant en série). En présence de lumière, les plantes sont capables d’oxyder l’eau et d’en arracher les électrons et les protons; le produit de déchet est l’oxygène moléculaire à l’origine de la plus grande partie de l’oxygène de notre planète.