Fotosyntes är en biologisk process genom vilken energi som finns i ljus omvandlas till kemisk energi av bindningar mellan atomer som driver processer i celler. Det är anledningen till att jordens atmosfär och hav innehåller syre. Fotosyntes förekommer idag inom en mängd encelliga organismer såväl som i växtceller (i specialiserade organeller som kallas kloroplaster). Det finns två stadier av fotosyntes: ljusreaktionerna och de mörka reaktionerna.
Jämfört med sockerarter som glukos är koldioxid (CO2) en kemisk förening med låg energi. CO2 är mycket "oxiderat" jämfört med en glukos, som är mer "reducerad". När en kemisk förening, såsom CO2, vinner elektroner blir den mindre oxiderad och mer reducerad, och det betyder att den rymmer mer energi som kan användas i celler. Faktum är att elektronerna är det som håller den kemiska energin. När CO2-molekyler ändras kemiskt sammanfogas kolatomer så att glukos bildas, vilket minskar mer och därmed håller mer energi. Medan elektronerna som används för att framställa glukos kommer från ljusreaktionerna från fotosyntes, sker syntesen av glukos, med hjälp av dessa elektroner, under de mörka reaktionerna.
Under ljusreaktionerna av fotosyntes fångas ljus från solen genom en serie reaktioner som involverar den kemiska klorofyllen. Detta resulterar i syntesen av två högenergiska kemiska föreningar: ATP och NADPH, den senare vars kemiska energi hålls av elektroner som lätt kan överföras till andra föreningar. Denna uppsättning reaktioner kräver vatten (H2O) från vilket syre frigörs under processen. ATP och NADPH används sedan för att producera glukos från CO2 i nästa fas av fotosyntes, de mörka reaktionerna.