Fotosintesis adalah proses biologis di mana energi yang terkandung dalam cahaya diubah menjadi energi kimia ikatan antara atom yang menggerakkan proses di dalam sel. Ini adalah alasan atmosfer bumi dan laut mengandung oksigen. Fotosintesis terjadi hari ini dalam berbagai organisme bersel tunggal serta dalam sel tumbuhan (dalam organel khusus yang disebut kloroplas). Ada dua tahap fotosintesis: reaksi terang dan reaksi gelap.
Dibandingkan dengan gula seperti glukosa, karbon dioksida (CO2) adalah senyawa kimia berenergi rendah. CO2 sangat "teroksidasi" dibandingkan dengan glukosa, yang lebih "direduksi." Ketika senyawa kimia, seperti CO2 bertambah elektron, ia menjadi kurang teroksidasi dan lebih tereduksi, dan ini berarti ia menyimpan lebih banyak energi yang dapat digunakan dalam sel. Faktanya, elektronlah yang menyimpan energi kimia. Jadi, ketika molekul CO2 diubah secara kimia, atom karbon bergabung bersama, membentuk glukosa, yang lebih tereduksi dan dengan demikian menyimpan lebih banyak energi. Sementara elektron yang digunakan untuk membuat glukosa berasal dari reaksi terang fotosintesis, sintesis glukosa, menggunakan elektron ini, berlangsung selama reaksi gelap.
Selama reaksi terang fotosintesis, cahaya dari matahari ditangkap melalui serangkaian reaksi yang melibatkan klorofil kimia. Ini menghasilkan sintesis dua senyawa kimia berenergi tinggi: ATP dan NADPH, yang terakhir yang energi kimianya dipegang oleh elektron yang dapat ditransfer dengan mudah ke senyawa lain. Rangkaian reaksi ini membutuhkan air (H2O) dari mana oksigen dilepaskan selama proses. ATP dan NADPH digunakan selanjutnya untuk menghasilkan glukosa dari CO2 pada fase fotosintesis berikutnya, reaksi gelap.