La fotosintesi è un processo biologico mediante il quale l'energia contenuta nella luce viene convertita in energia chimica dei legami tra atomi che alimentano i processi all'interno delle cellule. È la ragione per cui l'atmosfera ei mari della Terra contengono ossigeno. La fotosintesi avviene oggi all'interno di una varietà di organismi unicellulari e nelle cellule vegetali (in organelli specializzati chiamati cloroplasti). Ci sono due fasi della fotosintesi: le reazioni alla luce e le reazioni al buio.
Rispetto agli zuccheri come il glucosio, l'anidride carbonica (CO2) è un composto chimico a bassa energia. La CO2 è altamente "ossidata" rispetto al glucosio, che è più "ridotto". Quando un composto chimico, come la CO2 aumenta elettroni, diventa meno ossidato e più ridotto, e questo significa che contiene più energia che può essere utilizzata in cellule. In effetti, gli elettroni sono ciò che trattiene l'energia chimica. Pertanto, poiché le molecole di CO2 vengono modificate chimicamente, gli atomi di carbonio si uniscono, formando glucosio, che è più ridotto e quindi contiene più energia. Mentre gli elettroni utilizzati per produrre il glucosio provengono dalle reazioni luminose della fotosintesi, la sintesi del glucosio, utilizzando questi elettroni, avviene durante le reazioni al buio.
Durante le reazioni luminose della fotosintesi, la luce del sole viene catturata attraverso una serie di reazioni che coinvolgono la clorofilla chimica. Ciò si traduce nella sintesi di due composti chimici ad alta energia: ATP e NADPH, quest'ultimo la cui energia chimica è trattenuta da elettroni che possono essere facilmente trasferiti ad altri composti. Questo insieme di reazioni richiede acqua (H2O) da cui viene rilasciato ossigeno durante il processo. ATP e NADPH vengono utilizzati successivamente per produrre glucosio dalla CO2 nella fase successiva della fotosintesi, le reazioni al buio.