Фотосинтез – процесс синтеза органических соединений из неорганических, идущий за счёт энергии солнечного излучения. Фотосинтез это сложный процесс. Осуществляется организмами, клетки которых содержат специальные фотосинтезирующие пигменты (растения, бурые и диатомовые водоросли и др.). Центральная роль в нём принадлежит пигменту хлорофиллу, находящемуся в специальных органоидах растительных клеток – хлоропластах. Хлорофилл – органическое вещество, которое преобразует энергию солнечного света в энергию химических связей. Фотосинтез делает энергию и углерод доступными для живых организмов и обеспечивает образование кислорода, наличие которого в атмосфере является необходимым для всех аэробных форм жизни.

Фотосинтез включает две фазы: световую и темновую.

Световая фаза. Начинается с освещения хлоропласта видимым светом. Фотон света попав в молекулу хлорофилла приводит её в возбуждённое состояние. Энергия солнечного излучения инициирует три процесса: 1. образование молекулярного кислорода в результате разложения воды; 2. синтез АТФ (фотофосфорилирование); 3. образование атомарного водорода.

Темновая фаза (цикл Кальвина). В темновую фазу происходит фиксация углерода из атмосферы. СО2 из атмосферы присоединяется к рибулозодифосфату (пятиуглеродному сахару) образуя фосфоглицериновую кислоту (шестиуглеродный сахар). Далее происходит восстановление фосфоглицериновой кислоты (ФГК) до фосфоглицеринового альдегида (ФГА – трехуглеродный сахар) с использованием НАДФН2 и АТФ. Часть ФГА используется для синтеза глюкозы, а часть для восстановления рибулозодифосфата.