Fotosynthese is een biologisch proces waarbij energie in licht wordt omgezet in chemische energie van bindingen tussen atomen die processen in cellen aandrijven. Het is de reden waarom de atmosfeer en de zeeën van de aarde zuurstof bevatten. Fotosynthese vindt tegenwoordig plaats in een verscheidenheid aan eencellige organismen en in plantencellen (in gespecialiseerde organellen die chloroplasten worden genoemd). Er zijn twee stadia van fotosynthese: de lichtreacties en de donkerreacties.
Vergeleken met suikers zoals glucose is koolstofdioxide (CO2) een energiezuinige chemische verbinding. CO2 is sterk "geoxideerd" in vergelijking met glucose, dat meer "gereduceerd" is. Wanneer een chemische verbinding, zoals CO2 wint elektronen, wordt het minder geoxideerd en meer gereduceerd, en dit betekent dat het meer energie vasthoudt die kan worden gebruikt in cellen. In feite zijn het de elektronen die de chemische energie vasthouden. Dus als CO2-moleculen chemisch worden veranderd, worden koolstofatomen samengevoegd, waardoor glucose wordt gevormd, dat meer wordt gereduceerd en dus meer energie vasthoudt. Terwijl de elektronen die worden gebruikt om glucose te maken afkomstig zijn van de lichtreacties van fotosynthese, vindt de synthese van glucose, met behulp van deze elektronen, plaats tijdens de donkerreacties.
Tijdens de lichtreacties van fotosynthese wordt licht van de zon opgevangen door een reeks reacties waarbij het chemische chlorofyl betrokken is. Dit resulteert in de synthese van twee hoogenergetische chemische verbindingen: ATP en NADPH, de laatste waarvan de chemische energie wordt vastgehouden door elektronen die gemakkelijk kunnen worden overgedragen naar andere verbindingen. Deze reeks reacties vereist water (H2O) waaruit zuurstof vrijkomt tijdens het proces. ATP en NADPH worden vervolgens gebruikt om glucose te maken uit CO2 in de volgende fase van fotosynthese, de donkerreacties.
