Fotosintēze ir bioloģisks process, kurā gaismā esošā enerģija tiek pārveidota par ķīmisko savienojumu enerģiju starp atomiem, kas darbojas šūnās. Tas ir iemesls, kāpēc Zemes atmosfērā un jūrās ir skābeklis. Fotosintēze mūsdienās notiek dažādos vienšūnas organismos, kā arī augu šūnās (specializētās organellās, ko sauc par hloroplastiem). Ir divi fotosintēzes posmi: gaismas reakcijas un tumšās reakcijas.
Salīdzinot ar tādiem cukuriem kā glikoze, oglekļa dioksīds (CO2) ir mazs enerģijas ķīmiskais savienojums. CO2 ir ļoti "oksidēts", salīdzinot ar glikozi, kas ir vairāk "samazināta". Kad ķīmiskais savienojums, piemēram, CO2 iegūst elektroni, tas kļūst mazāk oksidēts un vairāk reducēts, un tas nozīmē, ka tajā ir vairāk enerģijas, ko var izmantot šūnas. Patiesībā elektroni ir tie, kas tur ķīmisko enerģiju. Tādējādi, mainoties CO2 molekulām ķīmiski, oglekļa atomi tiek savienoti kopā, veidojot glikozi, kas ir vairāk samazināta un tādējādi satur vairāk enerģijas. Kamēr glikozes ražošanai izmantotie elektroni rodas no fotosintēzes gaismas reakcijām, glikozes sintēze, izmantojot šos elektronus, notiek tumšo reakciju laikā.
Fotosintēzes gaismas reakciju laikā saules gaisma tiek uztverta, izmantojot virkni reakciju, iesaistot ķīmisko hlorofilu. Tā rezultātā tiek sintezēti divi augstas enerģijas ķīmiskie savienojumi: ATP un NADPH, kuru ķīmisko enerģiju tur elektroni, kurus var viegli pārnest uz citiem savienojumiem. Šim reakciju kopumam nepieciešams ūdens (H2O), no kura procesa laikā izdalās skābeklis. ATP un NADPH pēc tam tiek izmantoti glikozes ražošanai no CO2 nākamajā fotosintēzes fāzē - tumšajās reakcijās.