Dans la photosynthèse oxygénée, les cyanobactéries et les chloroplastes des plantes et des algues transforment le dioxyde de carbone, l'eau et les photons en glucides et en oxygène libre. Seule une partie de cet oxygène est utilisée par l'organisme ; le reste est rejeté dans l'atmosphère.
Du point de vue du chloroplaste, l'oxygène est un déchet. Le carbone du dioxyde de carbone et l'hydrogène de l'eau sont combinés électrochimiquement en glucides, et une grande partie de l'oxygène n'est plus d'aucune utilité pour l'organisme. Lorsque la photosynthèse oxygénée a évolué pour la première fois il y a 2 milliards d'années, le résultat a été une catastrophe mondiale, car le nouveau polluant, l'oxygène diatomique, a provoqué des extinctions massives.
En tant que composants semi-indépendants des cellules, les chloroplastes sont remarquablement similaires dans leur forme et leur fonction. Cela a conduit à une théorie largement soutenue selon laquelle ils proviennent d'un ancêtre commun qui s'est incorporé dans les cellules des plantes et des algues dans une relation symbiotique, similaire aux mitochondries chez l'homme. La cellule fournit de l'eau et une protection au chloroplaste, et le chloroplaste libère ses molécules contenant de l'énergie dans la cellule.
Alors que le pigment chlorophylle, qui donne leur couleur aux plantes et aux algues vertes, est fortement associé à la photosynthèse oxygénée, il n'est pas nécessaire pour cela. D'autres pigments, tels que les carotènes et les xanthophylles, sont courants dans les plantes comme le blé. Les algues brunes et rouges ont leurs propres pigments.
