Фотосинтез - это биологический процесс, с помощью которого энергия, содержащаяся в свете, преобразуется в химическую энергию связей между атомами, которые приводят в действие процессы внутри клеток. Это причина того, что атмосфера и моря Земли содержат кислород. Фотосинтез сегодня происходит в различных одноклеточных организмах, а также в клетках растений (в специализированных органеллах, называемых хлоропластами). Есть две стадии фотосинтеза: световые реакции и темные реакции.
По сравнению с сахарами, такими как глюкоза, диоксид углерода (CO2) является химическим соединением с низким энергопотреблением. CO2 сильно «окислен» по сравнению с глюкозой, которая более «восстановлена». Когда химическое соединение, такое как CO2, увеличивается электронов, он становится менее окисленным и более восстановленным, а это означает, что он содержит больше энергии, которая может быть использована в клетки. Фактически, электроны - это то, что удерживает химическую энергию. Таким образом, когда молекулы CO2 изменяются химически, атомы углерода соединяются вместе, образуя глюкозу, которая в большей степени восстанавливается и, таким образом, удерживает больше энергии. В то время как электроны, используемые для производства глюкозы, возникают в результате световых реакций фотосинтеза, синтез глюкозы с использованием этих электронов происходит во время темных реакций.
Во время световых реакций фотосинтеза солнечный свет захватывается посредством серии реакций с участием химического хлорофилла. Это приводит к синтезу двух высокоэнергетических химических соединений: АТФ и НАДФН, химическая энергия последнего удерживается электронами, которые могут легко передаваться другим соединениям. Для этого набора реакций требуется вода (H2O), из которой в процессе выделяется кислород. АТФ и НАДФН впоследствии используются для производства глюкозы из СО2 в следующей фазе фотосинтеза - темновой реакции.