La fotosintesi è un processo biologico mediante il quale l'energia contenuta nella luce viene convertita in energia chimica di legami tra atomi che alimentano i processi all'interno delle cellule. È la ragione per cui l'atmosfera terrestre e i mari contengono ossigeno. La fotosintesi avviene oggi all'interno di una varietà di organismi unicellulari e di cellule vegetali (in organelli specializzati chiamati cloroplasti). Ci sono due fasi della fotosintesi: le reazioni alla luce e le reazioni scure.

Ossidazione e riduzione

Rispetto agli zuccheri come il glucosio, il biossido di carbonio (CO2) è un composto chimico a bassa energia. La CO2 è altamente "ossidata" rispetto a un glucosio, che è più "ridotto". Quando un composto chimico, come la CO2, guadagna elettroni, diventa meno ossidato e più ridotto, e questo significa che tiene più energia che può essere usata nelle cellule. In effetti, gli elettroni sono ciò che detiene l'energia chimica. Così, quando le molecole di CO2 vengono cambiate chimicamente, gli atomi di carbonio vengono uniti insieme, formando il glucosio, che è più ridotto e quindi contiene più energia. Mentre gli elettroni usati per produrre il glucosio provengono dalle reazioni leggere della fotosintesi, la sintesi del glucosio, usando questi elettroni, avviene durante le reazioni oscure.

Le reazioni alla luce

Durante le reazioni alla luce della fotosintesi, la luce del sole viene catturata attraverso una serie di reazioni che coinvolgono la clorofilla chimica. Ciò si traduce nella sintesi di due composti chimici ad alta energia: ATP e NADPH, il secondo la cui energia chimica è contenuta da elettroni che possono essere trasferiti facilmente ad altri composti. Questo insieme di reazioni richiede acqua (H2O) da cui viene rilasciato ossigeno durante il processo. ATP e NADPH sono utilizzati successivamente per produrre glucosio da CO2 nella prossima fase della fotosintesi, le reazioni oscure.