有三类原核生物可进行光合作用,即蓝细菌、紫细菌和绿细菌。

蓝细菌中不存在进行光合作用的单一细胞器,但在细胞质中却有规则分布的光合膜。这些光合膜来源于细胞膜,成熟后不再同质膜相连。光合膜的厚度为15~16nm,横切面呈“暗-明-暗”结构。蓝细菌的光合作用过程与高等植物相似,也含有不同能谱的双色素系统。同样也是以水为电子供体,O2是其最终副产物。

光合细菌的光合作用机制与蓝细菌完全不同,虽然它们含有行光合磷酸化的光合膜,但并不产生氧。光合膜中含有一种特殊的叶绿素,称为细菌叶绿素( bacteriochlorophyll)吸收光谱为890mm,进入远红光区,故称P890。光合细菌只有1个光系统PSI。紫细菌的光合膜内陷成小管或小泡,同质膜相连。细菌的光合作用不用水作还原剂,也不产生氧。还原CO₂的还原剂为氢分子、H₂S或有机物。紫细菌和绿细菌中的硫细菌,即是以H₂S为原料产生硫和硫酸:

6CO₂+12H₂S-------→C₆H₁₂O₆+6H₂O+12S

非硫紫细菌则以有机物(如乙酸)为电子供体。某些硫和非硫紫细菌也可利用氢分子还原CO₂和乙酸:

6CO₂+12H₂-------→C₆H₁₂O₆+6H₂O

由此可见,如果用一般概念的氢供体(H₂D)来代替H₂O,那么无论是植物还是细菌,其光合作用反应过程基本相同,所不同的只是不同类别生物所利用的氢供体有所不同而已。可作为氢供体的物质有H₂S或其他有机物等。例如,非硫紫细菌即是用乳酸作为氢供体。因此,可将光合作用的反应式概括成一个通式:

2H₂D+CO₂-------[CH₂O]+H₂0+2D

式中的H₂D既可是H₂O,也可是H₂S或其他氢供体与氢转移和还原CO₂的同时,供体被氧化成D。产氧光合作用的O₂分子来源于H₂O,而不是CO₂。