Fotosinteza este un proces biologic prin care energia conținută în lumină este transformată în energie chimică a legăturilor dintre atomi care procesează puterea în interiorul celulelor. Acesta este motivul pentru care atmosfera Pământului și mările conțin oxigen. Fotosinteza are loc astăzi într-o varietate de organisme unicelulare, precum și în celulele vegetale (în organite specializate numite cloroplaste). Există două etape ale fotosintezei: reacțiile luminoase și reacțiile întunecate.
Comparativ cu zaharurile precum glucoza, dioxidul de carbon (CO2) este un compus chimic cu consum redus de energie. CO2 este foarte „oxidat” în comparație cu glucoza, care este mai „redusă”. Când câștigă un compus chimic, cum ar fi CO2 electroni, devine mai puțin oxidat și mai redus, ceea ce înseamnă că deține mai multă energie în care poate fi utilizată celule. De fapt, electronii sunt cei care dețin energia chimică. Astfel, pe măsură ce moleculele de CO2 se schimbă chimic, atomii de carbon sunt uniți, formând glucoză, care este mai redusă și, astfel, deține mai multă energie. În timp ce electronii folosiți pentru producerea glucozei provin din reacțiile ușoare ale fotosintezei, sinteza glucozei, folosind acești electroni, are loc în timpul reacțiilor întunecate.
În timpul reacțiilor luminoase ale fotosintezei, lumina din soare este captată printr-o serie de reacții care implică clorofila chimică. Acest lucru are ca rezultat sinteza a doi compuși chimici cu energie ridicată: ATP și NADPH, acesta din urmă a cărui energie chimică este deținută de electroni care pot fi transferați cu ușurință către alți compuși. Acest set de reacții necesită apă (H2O) din care este eliberat oxigen în timpul procesului. ATP și NADPH sunt utilizate ulterior pentru a produce glucoză din CO2 în faza următoare a fotosintezei, reacțiile întunecate.