Photosynthese ist ein biologischer Prozess, bei dem die im Licht enthaltene Energie in chemische Energie von Bindungen zwischen Atomen umgewandelt wird, die Prozesse in Zellen antreiben. Dies ist der Grund, warum die Atmosphäre und die Meere der Erde Sauerstoff enthalten. Photosynthese findet heute in einer Vielzahl einzelliger Organismen sowie in Pflanzenzellen (in spezialisierten Organellen, sogenannten Chloroplasten) statt. Es gibt zwei Phasen der Photosynthese: die Lichtreaktionen und die Dunkelreaktionen.
Im Vergleich zu Zuckern wie Glukose ist Kohlendioxid (CO2) eine energiearme chemische Verbindung. CO2 ist im Vergleich zu Glucose stark "oxidiert", die stärker "reduziert" ist. Wenn eine chemische Verbindung wie CO2 zunimmt Elektronen, es wird weniger oxidiert und stärker reduziert, und das bedeutet, dass es mehr Energie enthält, die in Zellen. Tatsächlich halten die Elektronen die chemische Energie. Wenn also CO2-Moleküle chemisch verändert werden, werden Kohlenstoffatome miteinander verbunden und bilden Glukose, die stärker reduziert wird und somit mehr Energie enthält. Während die Elektronen, die zur Herstellung von Glukose verwendet werden, aus den Lichtreaktionen der Photosynthese stammen, findet die Synthese von Glukose unter Verwendung dieser Elektronen während der Dunkelreaktionen statt.
Während der Lichtreaktionen der Photosynthese wird das Licht der Sonne durch eine Reihe von Reaktionen eingefangen, an denen das chemische Chlorophyll beteiligt ist. Dies führt zur Synthese von zwei hochenergetischen chemischen Verbindungen: ATP und NADPH, letzteres, dessen chemische Energie von Elektronen gehalten wird, die leicht auf andere Verbindungen übertragen werden können. Diese Reaktion erfordert Wasser (H2O), aus dem während des Prozesses Sauerstoff freigesetzt wird. ATP und NADPH werden anschließend verwendet, um in der nächsten Phase der Photosynthese, den Dunkelreaktionen, aus CO2 Glukose herzustellen.