Хемосинтез. Хемосинтезуючі організми (хемотрофи) для синтезу органічних сполук використовують енергію, яка вивільнюється під час перетворення неорганічних сполук. До цих організмів належать деякі групи бактерій: нітрифікуючі, безбарвні сіркобактерії, залізобактерії тощо.

Нітрифікуючі бактерії послідовно окиснюють аміак (NH₃) до нітритів (солі HNO₂), а потім - до нітратів (солі HN0₃). Залізобактерії одержують енергію за рахунок окиснення сполук двовалентного заліза до тривалентного. Вони беруть участь в утворенні покладів залізних руд. Безбарвні сіркобактерії окиснюють сірководень та інші сполуки сірки до сірчаної кислоти (H₂S0₄).

Процес хемосинтезу відкрив у 1887 році видатний російський мікробіолог С.М.Виноградський. Хемосинтезуючі мікроорганізми відіграють виняткову роль у процесах перетворення хімічних елементів у біогеохімічних циклах. Біогеохімічні цикли (біогеохімічний колообіг речовин) — це обмін речовинами та забезпечення потоку енергії між різними компонентами біосфери, внаслідок життєдіяльності різноманітних організмів, що має циклічний характер.

Фотосинтез. Фототрофи використовують для синтезу органічних сполук енергію світла. Процес утворення органічних сполук із неорганічних завдяки перетворенню світлової енергії в енергію хімічних зв'язків називають фотосинтезом. До фототрофних організмів належать зелені рослини (вищі рослини, водорості), деякі тварини (рослинні джгутикові), а також деякі прокаріоти - ціанобактерії, пурпурові та зелені сіркобактерії.

Досліджувати процес фотосинтезу почали ще у другій половині XVIII сторіччя. Ряд важливих відкриттів у цьому питанні зроблено у другій половині XIX сторіччя. Наприклад, російський фізіолог рослин А.С. Фамінцин встановив, що фотосинтез може відбуватися не тільки під впливом сонячного світла, але й при штучному освітленні. Важливе відкриття зробив видатний російський учений К.А.Тиміря-зєв, який теоретично обгрунтував й експериментально довів роль хлорофілу у поглинанні світла в процесі фотосинтезу. Він також обгрунтував положення про космічну роль зелених рослин, які, вловлюючи сонячні промені та перетворюючи світлову енергію на енергію хімічних зв'язків синтезованих ними органічних сполук, забезпечують збереження та розвиток життя на Землі.

Кисень, який виділяють фотосинтетики, змінив склад атмосфери Землі. З нього поступово сформувався озоновий екран, здатний затримувати ультрафіолетові сонячні промені, що згубно діють на живі організми суходолу. Таким чином, зелені рослини є «посередниками» між космосом й усіма живими істотами на Землі.

У клітинах вищих рослин фотосинтез відбувається в спеціальних органелах -хлоропластах.

Основними з фотосинтезуючих пігментів є хлорофіли. За своєю структурою вони нагадують гем гемоглобіну, але в цих сполуках замість заліза присутній магній. Залізо потрібне рослинним організмам для забезпечення синтезу молекул хлорофілу (якщо в рослину залізо не надходить, то в неї утворюються безбарвні листки, нездатні до фотосинтезу).