La primera respuesta a este problema la formula Hipócrates y a continuación Aristóteles, con la "teoría del humus":

Estos autores aplican los mismos criterios que poseen sobre la alimentación animal a las plantas, considerándolas como un animal invertido en el que las raices serian la boca por la que se incorporarán los alimentos que procederán del suelo. Esos alimentos serian los restos orgánicos o humus que se acumulan en la superficie del suelo La teoría del humus se va a mantener prácticamente sin cambios, ni discusión hasta el siglo XVII.

Se generaliza que el agua es fuente de alimento del vegetal gracias al primer experimento de fisiología vegetal realizado por el médico flamenco Van Helmont, J.

El cual concluye "El agua utilizada para humedecer el suelo es la responsable de la formación de las sustancias del árbol.

Algunos años más tarde, Malpighi y Mariotte proponen que además del agua, también las sales minerales intervienen como alimento de las plantas verdes.

¿Qué funciones desempeñan las distintas partes de una planta? ¿Circula la savia por la planta y si es así, qué fuerza la mueve? ¿Captan las plantas por medio de las raíces los alimentos ya elaborados (teoría del humus), o por el contrario éstos habrán de sufrir una transformación interna, para dar lugar a las sustancias que las forman?

Objetivo: comprobar que las plantas también "respiran".
Fase experimental; en un volumen de aire cerrado, colocó una vela encendida y un ratón y observó que al cabo de un tiempo la vela se apagaba y el ratón no sobrevivía. Posteriormente y basándose en los resultados obtenidos en esa primera experiencia, planteó una segunda experiencia. Introdujo en el mismo tipo de medio, una rama verde de menta, y observó que al cabo del tiempo la vela se mantenía encendida, y el ratón sobrevivía.

• Las plantas realizan una respiración no uniforme, inversa a la que realizan los animales durante el día e igual a ellos durante la noche. Es decir de día consumen CO2 y desprenden O2 y de noche consumen O2 y desprenden CO2.

CO2+H2O --- O+materia orgánica

¿De dónde procede el oxigeno que desprenden las plantas? ¿Cómo se produce la captación y cómo emplea la planta la luz solar? ¿Cuál es la sustancia que da color verde a las plantas y qué función tiene? ¿Es realmente necesario el humus para la nutrición de las plantas? ¿Qué naturaleza química tienen los primeros productos que se forman? Respiran las plantas de forma diferente a los animales?

En concreto, Pelletier y Caventou en 1817 contestan la mayoría de estas preguntas aislando de las hojas el compuesto responsable de su color verde, al que llamaron "clorofila", cuyo significado procede de las palabras griegas "hojas verdes". 

Robert Mayer, señala que las plantas transforman la energía de la luz solar en energía química. A partir de estas aportaciones y de las realizadas por Priestley se va completando poco a poco el esqueleto de la que comienza a llamarse "teoría de la función clorofílica".

Definiéndola como:

En presencia de luz solar, una planta toma el CO2 y lo combina con agua, para formar sus tejidos, liberando O2 en el proceso.

CO2+H2O+sales minerales+luz —-- O2+materia

orgánica Energía solar —--energía química

El botánico alemán, Sachs (Hall & Rao, 1977) observa que la clorofila, no se hallaba distribuida de forma general en las células vegetales, a pesar de que las hojas ofrezcan un aspecto uniforme, sino que se encontraba localizada en pequeños "cuerpos subcelulares", que posteriormente se llamaran, "cloroplastos".

También demuestra que durante la fotosíntesis se forman gránulos de almidón.

Engelman determina que las clorofilas son los pigmentos activos (fotorreceptores) en la fotosintesis y con ello se impulsa la hipótesis del formaldehído como primer producto del proceso). Dicho compuesto se formaría a partir de la unión del carbono del dióxido de carbono que se descompone durante la fotosintesis y el agua, quedando libre el oxigeno, que se desprendería. La unión de seis moléculas de formaldehído originaría la glucosa. De tal forma que la fotosíntesis va a representarse por otra ecuación más compleja:

(CO2)n+ H2O + sales minerales + luz —--- (O2)n+ almidón

Energía solar —----- energía química

Strasburger mostró de forma experimental, como se produce la circulación ascendente de la savia bruta por los vasos del xilema, lo que había sido constatado por Malpighi siglos atrás. En cuanto a la respiración, los estudios de Virchow publicados en 1858 sobre este proceso en animales precisan su localización en todas y cada una de las células del cuerpo, constatándose como un proceso que forma parte de la nutrición. También se establecen las diferencias entre el intercambio gaseoso y el proceso respiratorio que se produce en los tejidos. Todo ello favoreció la aceptación de los trabajos realizados por Sachs en 1862:

Las plantas respiran como los animales, tanto durante el dia como durante la noche, existiendo en las plantas intercambios de gases respiratorios y fotosintéticos de forma paralela. 

¿De dónde procede el oxigeno que se desprende a la atmósfera? ¿Cómo actúa la energía de la luz? ¿Cuál es el mecanismo por el que el dióxido de carbono se transforma en hidratos de carbono? Como influyen los diferentes factores en la intensidad fotosintética?

El desarrollo de aparatos como el de Warburg en 1920, que permite medir los intercambios de gases respiratorios o fotosintéticos y el inicio del uso de marcadores radioactivos como el C14 y el 018, por Ruben y Kamen en 1938 en las experiencias con plantas, facilitaron los estudios sobre las transformaciones químicas que ocurren en la fotosintesis, y con ello la respuesta de muchas de las cuestiones planteadas. Así, Hill en 1939 llevó a cabo estudios que permitieron apoyar la hipótesis de Van Niel (1900) sobre la fotolisis del agua, descubriendose así el origen del O2 que expulsan los vegetales.

Comprueba que el O2 que se libera procede de la molécula del agua y no de la de dióxido de carbono, como se había supuesto en la teoría del formaldehído. "La molécula de agua se descompone en hidrógeno y oxigeno gracias a la energía solar, proceso que denomina "fotolisis del agua” y esta reacción se llevaría a cabo gracias a la acción catalítica de la clorofila".

La fotolisis sería la forma en que la energía radiante de la luz solar se convertiría en energía química, pues las moléculas de hidrógeno y oxígeno contienen más energía química que la molécula de agua de la que proceden. Este conjunto de reacciones se corresponde en parte, con lo que conocemos en la actualidad como "fase luminosa". Esta capacidad otorga a los vegetales una función transcendental en el medio:

Se reconoce a las plantas como responsables de la entrada de la energía en el ecosistema, abriéndolas a una nueva dimensión más amplia y general.

 El químico Lipman inicia las investigaciones para encontrar la respuesta a una importante cuestión: ¿Qué moléculas son capaces de "acumular esa energía" en el transcurso de los procesos metabólicos?

Consigue identificar ciertos compuestos de fosfato formados en el curso del metabolismo, que acumulan considerables cantidades de energía en el enlace que conecta el grupo fosfato con el resto de la molécula. Este enlace fosfato de alta energía es transferido a transportadores de energía presentes en todas las células, el más conocido es el trifosfato de adenosina, conocido como ATP.