光合作用是葉綠體內進行的一個複雜的能量轉換和物質變化過程。

從能量方面看，光合作用將光能最終轉換成穩定的化學能。

從物質方面看，光合作用包括水在光下分解並釋放出氧氣，二氧化碳的固定和還原，以及醣類等有機物的形成。

光能在葉綠體中的轉換，包括以下三個步驟：光能轉換成電能；電能轉換成活躍的化學能；活躍的化學能轉換成穩定的化學能。

其中，第一步和第二步屬於光反應階段，第三步屬於暗反應階段。

在上述過程中，二氧化碳和水最終轉化成醣類等有機物並且釋放出氧，穩定的化學能就儲存在醣類等有機物中。

在光的照射下，色素將吸收的光能傳遞給少數處於特殊狀態的葉綠素a，使這些葉綠素a被激發而失去電子(e)。

脫離葉綠素a的電子，經過一系列的傳遞，最後傳遞給一種帶正電荷的有機物——NADP+(輔酶Ⅱ)。

失去電子的葉綠素a變成一種強氧化劑，能夠從水分子中奪取電子，使水分子氧化生成氧分子和氫離子(H+)，葉綠素a由於獲得電子而恢復穩態。

這樣，在光的照射下，少數處於特殊狀態的葉綠素a，連續不斷地丟失電子和獲得電子，從而形成電子流，使光能轉換成電能。

隨著光能轉換成電能，NADP+得到兩個電子和一個質子，就形成了NADPH(還原型輔酶Ⅱ)。

這樣，一部分電能就轉化成活躍的化學能儲存在NADPH中。

與此同時，葉綠體利用光能轉換成的另一部分電能，將ADP和Pi轉化成ATP(如圖)，這一部分電能則轉換成活躍的化學能儲存在ATP中。

在暗反應階段中，二氧化碳被固定後形成的一些三碳化合物(C3)，在有關酶的催化作用下，接受ATP和NADPH釋放出的能量並且被NADPH還原，再經過一系列複雜的變化，最終形成醣類等富含穩定化學能的有機物。

這樣，活躍的化學能就轉換成穩定的化學能，儲存在醣類等有機物中。

ATP中的能量可以來源於光能和化學能。
1、ATP可來源於光能：綠色植物通過光合作用,將光能轉換成ATP中的化學能；
2、ATP可來源於化學能：硝人細菌可以利用環境中的氨,在有氧的條件下,將氨氧化為硝酸,同時獲得能量,並將能量貯存在ATP中；
3、ATP也能轉化為光能：熒火蟲利用尾部的發光器,可以將ATP中有化學能轉換成光能；
4、ATP能轉化為光能化學能：光合作用的暗反應階段可以利用光合應階段產生的ATP,將二氧化碳還原,同時將ATP中的化學能轉換為有機物中穩定的化學能.