合作用是一個複雜的生化反應，包含反應、碳反應兩個聯絡的階段。
反應在葉綠的類囊上進行，顧名思義，就是負責捕獲能並將其轉換為活躍的化學能。
類囊部的葉綠素等素質捕獲特定波長的子吸收後，部會激發出一個不穩定的高能電子，繼而產生連鎖反應，分解水分子產生氧氣、帶正電荷的氫離子、帶負電荷的高能電子，這些高能電子會繼續分解更多水分子。
反應持續進行，促使整個類囊部聚集起高濃度的質子電荷，特殊的結構吸引外面的前化合聚集併發生反應，合出三磷酸腺苷等高能分子，得以進行後續碳反應。
葉綠部是一個濃稠填充的基質空間，包含了碳反應需要的各種催化酶，這裡的主要作用就是固定二氧化碳分子，利用反應產生的高能分子蘊含的能量合出三碳糖等有機質，同時將那些不穩定的高能分子還原，前面階段的反應吸收這些還原繼續合高能分子，形一個完整的迴圈。
能和二氧化碳、水分不斷補充進來，產生出氧氣和三碳糖等有機運輸出去，這就是合作用。
合作用中葉綠素主要吸收的是可見中的紅和藍紫，這些子包含的能量剛好可以激發葉綠素中氫原子的電子，使其分解為帶正電荷的質子和高能電子，繼而水解葉綠的水分子，產生出更多質子和高能電子，讓合作用得以連續不斷進行下去。
羅平用黑素吸收紫外線，激發自由電子進行類似的合作用，效果不理想的主要原因是吸收的能量強度太高，高能自由電子大部分都在黑素部化解掉，不但不能分解水分子，還能過部分子結構中的酚羥基、氨基等基團吸收掉這些能量，直接合量的水分子和氧氣。
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