Fotosynteza jest cyklem wielu skompilowanych reakcji chemicznych, w wyniku których w roślinach wytwarzana jest materia organiczna . Substratami do fotosyntezy są dwutlenek węgla i woda. Cały proces fotosyntezy podzielony został na dwie fazy : świetlną i ciemnościową.

Podczas fazy świetlnej chlorofil znajdujący się w chloroplastach pochłania kwanty światła. Energia świetlna wprowadza cząsteczki chlorofilu w stan wzbudzony, przez co zostają wybite z niego elektrony. Elektrony te przenoszone są do specjalnych przenośników elektronowych wbudowanych w grana chloroplastów. Elektrony przechodząc przez łańcuch tych przenośników oddając energię w sobie zgromadzoną. Energia te jest gromadzona w postaci wysoko energetycznych związków ATP, zwanych nośnikami energii. Proces tworzenia ATP w czasie fotosyntezy nazywany jest fosforylacją. W zależności od tego, co stanie się z elektronami wybitymi z cząsteczek chlorofilu , wyróżniamy fosforylację cykliczna i niecykliczna.

Fosforylacja cykliczna ma miejsce wtedy , gdy wybity elektron przejdzie przez ciąg przenośników elektronowych, odda zakumulowaną w nim energię i w formie niewzbudzonej zostanie ponownie wbudowany w cząsteczkę chlorofilu.

Fosforylacja niecykliczna jest związana z tym, że wybity elektron nie powraca do cząsteczki chlorofilu lecz przyłącza się do przenośnika wodorowego NADP. Dziura elektronowa w cząsteczce chlorofilu uzupełniana jest elektronem pochodzącym z innej cząsteczki chlorofilu, która pobiera brakujący elektron z reakcji fotooksydacji wody ( 2H2O→ 4H++ O2+ 4e-).

Do tworzenia ATP wykorzystywana jest energia powstała w wyniku zmian poziomu energetycznego wędrujących elektronów. Wodór z wody przyłącza się do NADP, zaś tlen ulega uwolnieniu do atmosfery. Przenoszeniu elektronów biorą udział fotosystemy PS I i PS II, których wbudowane są odpowiednie barwniki. Energia zakumulowana w NADPH i ATP jest wykorzystywana w fazie ciemnej fotosyntezy.

W fazie ciemnej następuje przyłączenie CO2 do 1,5- rubulozobisfosforanu ( RuBP ), co rozpoczyna cykl przemian zwanych cyklem Calvina. W cyklu tym dochodzi do kilku reakcji karboksylacji , wyniku których powstaje kwas 3-fosfoglicerynowy. Kwas ten ulega przekształceniu w aldehyd 3- fosfoglicerynowy, możliwe jest to dzięki wykorzystaniu energii z ATP i NADP. W czasie jednego cyklu Calvina przyłączenie 3 cząsteczek dwutlenku węgla daje sześć cząsteczek aldehydu 3-fosfoglicerynowego. Pięć cząsteczek tego aldehydu powraca do cyklu w celu odbudowania 1,5 - rubulozobisfosforanu, który jest akceptorem CO2 . Zysk netto jednego cyklu Calvina to jedna cząsteczka aldehydu 3- fosfoglicerynowego. Aldehyd ten służy roślinom jako substrat do produkcji wielu związków organicznych. Głównym produktem fotosyntezy jest cukier-glukoza. Aldehydy służą również do budowy aminokwasów, białek , lipidów i wielu innych związków.