Фотосинтез - це біологічний процес, за допомогою якого енергія, що міститься в світлі, перетворюється на хімічну енергію зв’язків між атомами, які живлять процеси в клітинах. Саме тому атмосфера і моря Землі містять кисень. Фотосинтез сьогодні відбувається в різних одноклітинних організмах, а також у рослинних клітинах (у спеціалізованих органелах, які називаються хлоропластами). Існує два етапи фотосинтезу: світлові реакції та темні реакції.
Порівняно з цукрами, такими як глюкоза, вуглекислий газ (CO2) є низькоенергетичною хімічною сполукою. СО2 сильно "окислюється" в порівнянні з глюкозою, яка більш "відновлюється". Коли хімічна сполука, така як CO2, набирає електронів, він стає менш окислюваним і більш відновлюється, а це означає, що він утримує більше енергії, яку можна використати клітин. Насправді, електрони - це те, що утримує хімічну енергію. Таким чином, коли хімічні молекули СО2 змінюються хімічно, атоми вуглецю з’єднуються між собою, утворюючи глюкозу, яка більш відновлюється і таким чином утримує більше енергії. Поки електрони, що використовуються для утворення глюкози, походять від світлових реакцій фотосинтезу, синтез глюкози, використовуючи ці електрони, відбувається під час темних реакцій.
Під час світлових реакцій фотосинтезу світло від Сонця захоплюється за допомогою низки реакцій із залученням хімічної речовини хлорофілу. Це призводить до синтезу двох високоенергетичних хімічних сполук: АТФ і НАДФН, останні, хімічна енергія яких утримується електронами, які легко переносяться в інші сполуки. Для цього набору реакцій потрібна вода (H2O), з якої в процесі виділяється кисень. АТФ і НАДФН використовуються згодом для отримання глюкози із СО2 на наступній фазі фотосинтезу - темних реакціях.