La fotosíntesis es un proceso biológico mediante el cual la energía contenida en la luz se convierte en energía química de enlaces entre átomos que impulsan los procesos dentro de las células. Es la razón por la que la atmósfera y los mares de la Tierra contienen oxígeno. La fotosíntesis ocurre hoy en día dentro de una variedad de organismos unicelulares, así como en células vegetales (en orgánulos especializados llamados cloroplastos). Hay dos etapas de la fotosíntesis: las reacciones a la luz y las reacciones a la oscuridad.
En comparación con azúcares como la glucosa, el dióxido de carbono (CO2) es un compuesto químico de baja energía. El CO2 está muy "oxidado" en comparación con la glucosa, que está más "reducida". Cuando un compuesto químico, como el CO2, gana electrones, se vuelve menos oxidado y más reducido, y esto significa que contiene más energía que se puede utilizar en células. De hecho, los electrones son los que contienen la energía química. Por lo tanto, a medida que las moléculas de CO2 cambian químicamente, los átomos de carbono se unen formando glucosa, que se reduce más y, por lo tanto, contiene más energía. Mientras que los electrones utilizados para producir glucosa provienen de las reacciones de luz de la fotosíntesis, la síntesis de glucosa, utilizando estos electrones, tiene lugar durante las reacciones oscuras.
Durante las reacciones de luz de la fotosíntesis, la luz del sol se captura a través de una serie de reacciones que involucran la clorofila química. Esto da como resultado la síntesis de dos compuestos químicos de alta energía: ATP y NADPH, este último cuya energía química es retenida por electrones que pueden transferirse fácilmente a otros compuestos. Este conjunto de reacciones requiere agua (H2O) de la que se libera oxígeno durante el proceso. El ATP y el NADPH se utilizan posteriormente para producir glucosa a partir de CO2 en la siguiente fase de la fotosíntesis, las reacciones oscuras.