La fotosintesi è un processo biologico mediante il quale l'energia contenuta nella luce viene convertita in energia chimica dei legami tra gli atomi che il potere elabora all'interno delle cellule. È la ragione per cui l'atmosfera e i mari della Terra contengono ossigeno. La fotosintesi si verifica oggi all'interno di una varietà di organismi monocellulari e nelle cellule vegetali (in organelli specializzati chiamati cloroplasti). Esistono due fasi della fotosintesi: le reazioni luminose e le reazioni oscure.
Ossidazione e riduzione

Rispetto agli zuccheri come glucosio, anidride carbonica (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 ciò significa che contiene più energia che può essere utilizzata nelle cellule. In effetti, gli elettroni sono ciò che contiene l'energia chimica. Pertanto, quando le molecole di CO2 vengono modificate chimicamente, gli atomi di carbonio vengono uniti, formando glucosio, che è più ridotto e quindi contiene più energia. Mentre gli elettroni usati per produrre il glucosio provengono dalle reazioni luminose della fotosintesi, la sintesi del glucosio, usando questi elettroni, avviene durante le reazioni oscure.
Le reazioni luminose

Durante le reazioni luminose 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, quest'ultimo la cui energia chimica è trattenuta 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 vengono successivamente utilizzati per produrre glucosio da CO2 nella fase successiva della fotosintesi, le reazioni oscure.