A fotossíntese é um processo biológico pelo qual a energia contida na luz é convertida em energia química de ligações entre átomos que alimentam os processos dentro das células. É a razão pela qual a atmosfera e os mares da Terra contêm oxigênio. A fotossíntese ocorre hoje em uma variedade de organismos unicelulares, bem como em células vegetais (em organelas especializadas chamadas cloroplastos). Existem dois estágios de fotossíntese: as reações de luz e as reações de escuridão.
Comparado a açúcares como a glicose, o dióxido de carbono (CO2) é um composto químico de baixa energia. O CO2 é altamente "oxidado" em comparação com a glicose, que é mais "reduzida". Quando um composto químico, como o CO2, ganha elétrons, torna-se menos oxidado e mais reduzido, o que significa que retém mais energia que pode ser usada em células. Na verdade, são os elétrons que retêm a energia química. Assim, à medida que as moléculas de CO2 são alteradas quimicamente, os átomos de carbono se unem, formando a glicose, que é mais reduzida e, portanto, retém mais energia. Enquanto os elétrons usados para fazer a glicose vêm das reações de luz da fotossíntese, a síntese da glicose, usando esses elétrons, ocorre durante as reações de escuridão.
Durante as reações de luz da fotossíntese, a luz do sol é capturada por meio de uma série de reações envolvendo a clorofila química. Isso resulta na síntese de dois compostos químicos de alta energia: ATP e NADPH, este último cuja energia química é mantida por elétrons que podem ser facilmente transferidos para outros compostos. Este conjunto de reações requer água (H2O) da qual o oxigênio é liberado durante o processo. O ATP e o NADPH são usados posteriormente para produzir glicose a partir do CO2 na próxima fase da fotossíntese, as reações escuras.
