L'energia chimica necessaria alla vita degli organismi sulla Terra deriva, direttamente o indirettamente, dalla luce solare. Infatti, gli organismi autotrofi, alghe, piante e batteri fotosintetici, sono in grado di convertire l'energia luminosa proveniente dal Sole in energia chimica utilizzabile nel metabolismo cellulare, grazie alla presenza di pigmenti fotosintetici (in particolare la clorofilla).
La reazione che rende possibile questa trasformazione è la fotosintesi clorofilliana, una reazione:
- che dal punto di vista chimico sostanzialmente è una ossidoriduzione,
- mentre dal punto di vista termodinamico è endotermica.
Si tratta di un processo in cui l'energia luminosa viene convertita prima in ATP e trasportatori di H ed elettroni (NADP), quindi conservata nei legami chimici all'interno di una molecola organica ad alta energia, il glucosio, utilizzando come reagenti sostanze semplici e diffuse come acqua ed anidride carbonica.
Il processo della fotosintesi clorofilliana può essere sintetizzato nella formula seguente:
6 CO2 + 12 H2O + luce
 C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
in cui da 6 molecole di anidride carbonica (CO2) e 12 molecole di acqua (H2O) è possibile sintetizzare 1 molecola di glucosio (C6H12O6), 6 di acqua e 6 di ossigeno (O2) avvalendosi dell'energia fornita dalla luce del Sole.
Il prodotto finale della fotosintesi è il glucosio che a sua volta sarà utilizzato per la sintesi di altre biomolecole, tra cui quelle ad alto contenuto energetico (ATP), indispensabili per il corretto funzionamento delle cellule.
Gli organismi autotrofi eucarioti possiedono un organulo, il cloroplasto, in cui sono presenti le sostanze e le strutture necessarie a questa trasformazione; nei procarioti il processo avviene nel citoplasma e sulla membrana esterna.
La nota reazione chimica totale: (la foglia assorbe CO2dall'atmosfera, ed H2O attraverso il gambo; quindi emette O2 dalla sua superficie).
La parte inferiore dello schema mostra le varie fasi della fotosintesi.
Nella prima fase, detta luminosa i fotoni catturati dalla clorofilla o da altri pigmenti danno l'energia necessaria per scindere l'acqua in ossigeno, protoni ed elettroni; questi trasformano NADP+ nella forma ridotta NADPH.
Nella fase oscura, perché è indipendente dalla luce, l'energia accumulata in NADPH e ATPviene usata per trasformare l'anidride carbonica in glucosio.
Il bilancio finale della fotosintesi clorofilliana è alla base della vita sul nostro pianeta.
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