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高等植物中最活躍的光合作用組織是葉肉。葉肉細胞含有大量的葉綠體,葉綠體內的葉綠素則是專門用來捕捉光能的綠色色素。在光合作用中光能被用來氧化水,釋放出氧氣,並還原二氧化碳合成有機化合物,最主要的有機物是糖 (sugars)。這一系列複雜的過程主要包括了光反應 (light reaction) 與暗反應 (dark reaction) 兩部份。光反應主要在葉綠體中的膜體構造-類囊體 (thylakoids) 進行,最終產物為高能量的化合物ATP、NADPH、O2;暗反應則是在葉綠體基質 (stroma) 中合成醣類。因此,樹葉葉面較葉底深色。