Le Soleil est au centre de notre système solaire et agit comme la principale source d'énergie pour la Terre. Il émet une immense quantité d'énergie sous forme de lumière et de chaleur. Afin de soutenir la vie sur Terre, cette énergie est captée par les plantes et transformée en énergie chimique à travers le processus de photosynthèse. La lumière du Soleil a une gamme de longueurs d'onde, couvrant la lumière visible, l'ultraviolet et l'infrarouge. La photosynthèse utilise principalement la lumière visible pour mener ses réactions biochimiques.

La photosynthèse se déroule principalement dans les feuilles des plantes, dans des organites spécifiques appelés chloroplastes. Le processus peut être divisé en deux grandes phases : les réactions photochimiques (ou phase lumineuse) et le cycle de Calvin (ou phase obscure). Les réactions photochimiques nécessitent la présence de lumière. Elles ont lieu dans les membranes des thylakoïdes des chloroplastes. Lors de cette phase, la chlorophylle absorbent l'énergie lumineuse, ce qui aboutit à la production d'ATP et de NADPH, des molécules riches en énergie, et à la libération d'oxygène à partir de la photolyse de l'eau. Le cycle de Calvin, qui ne nécessite pas directement de lumière, se déroule dans le stroma des chloroplastes. Durant cette phase, l'ATP et le NADPH produits lors des réactions photochimiques sont utilisés pour convertir le dioxyde de carbone en glucose. Ce sucre peut ensuite être utilisé par la plante pour la croissance et la respiration, ou stocké sous forme d'amidon.

La photosynthèse est fondamentale pour la vie sur Terre. Elle est à la base de la chaîne alimentaire, transformant l'énergie solaire en une forme utilisable par les organes vivants. Les plantes, algues et cyanobactéries qui effectuent la photosynthèse sont classées comme producteurs dans les écosystèmes, soutenant les herbivores, qui à leur tour soutiennent les carnivores. En outre, la photosynthèse est essentielle pour le cycle de l'oxygène. L'oxygène libéré lors de la photolyse de l'eau assure l'approvisionnement en oxygène requis par la majorité des êtres vivants pour la respiration. Ainsi, la photosynthèse contribue non seulement à fournir de la nourriture mais aussi à maintenir l'équilibre atmosphérique sur Terre.

Plusieurs facteurs peuvent influencer le taux de photosynthèse, notamment la lumière, la concentration de dioxyde de carbone, la température et la disponibilité de l'eau. L'intensité et la qualité de la lumière affectent directement la quantité d'énergie disponible pour les réactions photophosphorylées. Une concentration accrue en dioxyde de carbone permet une fixation carbonée plus efficace. Cependant, des températures trop élevées peuvent inhiber les enzymes impliquées dans le processus, tout comme un accès restreint à l'eau peut limiter la photolyse de l'eau.