Fotosintezë quhet veprimtaria e shndërrimit të dritës së diellit në fuqi kimike. Kjo dukuri ndodh në mjedisin e brendshëm të qelizave të bimëve të gjelbërta, algave dhe disa baktereve. Aty ka organele me detyrë të posaçme për të kryer fotosintezë. Në gjuhën shkencore këto organele quhen kloroplaste.
Fotosinteza është veprimtaria kryesore që krijon burim fuqie për pothuajse të gjitha gjallesat në tokë. Bimët krijojnë glukozë (sheqer) dhe glukoza përdoret për fuqi dhe rritje. Kafshët dhe njerëzit e marin këtë fuqi duke ngrënë bimë ose duke ngrënë kafshë të tjera të hanë bimore.
Fotosinteza çliron oksigjen në ajër, i cili është jetësor për frymëkëmbimin e shumicës së gjallesave në tokë.
Fotosinteza mund të ndahet në dy etapa:
Në atapën e parë ndodhin bashkëveprimet që nxiten prej dritës së diellit. Kjo etapë në gjuhën shkencore quhet "reaksion prej dritës".
Në etapën e dytë ndodhin bashkëveprimet që nuk nxiten prej dritës së diellit. Kjo etapë në gjuhën shkencore quhet "cikli Kalvin".
Këto janë një sërë bashkëveprimesh kimike që ndodhin të gjitha në lëvoren (membranën) e tilakoideve, brenda kloroplastit. Drita e diellit (fotonet) përthithet nga klorofili (ngjyrosësi i gjelbër brenda lëvores së tilakoidit) dhe shfrytëzohet nga disa proteina për të kryer detyra të ndryshme. Veprimet më të rëndësishme janë PS2, PS1 dhe sintaza ATP.
Fotonet e dritës godasin elektronet (e-) e molekulave të proteinës PS2 (foto sistem 2) duke i ngritur ato në një gjendje të ngacmuar (shkallë më e lartë energjie). Kjo e nxit proteinën që të fillojë shpërbërjen molekulave e ujit (H2O) që gjenden në mjedisin e brendshëm të tilakoideve në dy jone hidrogjeni (H+) dhe një atom oksigjeni (O2). Ky bashkëveprim në gjuhën shkencore quhet fotolizë dhe hyn në bashkësinë e bashkëveprimeve katabolike (shpërbërëse). Oksigjeni (O2) i përftuar prej këtij bashkëveprimi çlirohet në ajër, ndërsa jonet e hidrogjenit (H+) ruhen në mjedisin e brendshëm të tilakoideve. (1 në vizatim)
Menjëherë pas proteinës PS2 ngacmohen në varg elektronet e molekulave të një sërë proteinave të tjera: plastokinonet (2 në vizatim), citokromet (3 në vizatim), plastokianina (4 në vizatim) dhe PS1 (foto sistem 1) (5 në vizatim). Gjatë kësaj veprimtarie ndodhin një numër bashkëveprimesh të tjera të rëndësishme, si pasojë e të cilave në mjedisin e brendshëm të tilakoideve rritet përqendrimi i ioneve të hidrogjenit (H+). Në gjuhën shkencore kjo veprimtari quhet transporti zinxhir i elektroneve.
Kur elektronet e ngacmuara mbërrijnë tek proteina PS1 (5 në vizatim), ato zëvendësojnë elektronet e ngacmuara nga drita e diellit dhe si rrjedhojë e këtij bashkëveprimi krijohet molekula NADPH (5 në vizatim) (nikotinamid adeninë dinukleotido fosfat), e cila shërben si bartës fuqie dhe gjen përdorim gjatë bashkëveprimeve të etapës së dytë të fotosintezës, që nuk nxiten prej dritës.
Lëvizja e elektroneve të ngacmuara përgjatë proteinave në lëvoren (membranën) e tilakoiedeve (1,2 dhe 3 në vizatim) krijon përqendrim të lartë të joneve të hidrogjenit (H+) në mjedisin e brendshëm (lumen) të tilakoideve. Ky përqendrim nxit proteinën e quajtur ATP sintazë që të nxjerrë jonet e hidrogjenit nga mjedisi i brendshëm i tilakoideve (lumen) drejt mjedisit të brendshëm të kloroplastit (stroma). Si pasojë e kësaj veprimtaria krijohen molekula ATP-je që shërbejnë si bartës fuqie kimike dhe që përdoren për të kryer detyra të ndryshme në qelizë (6 në vizatim).
Këto bashkëveprime kimike ndodhin në mjedisin e brendshëm të kloroplastit, që në gjuhën shkencore quhet stroma. Bashkëveprimet e rëndësishme që ndodhin gjatë ciklit Kalvin janë ngulitja (fiksimi) e karbonit dhe ndërtimi i molekulave të sheqerit (glukozës).
Etapa 1: Molekulat e dioksidit të karbonit (CO2), që gjenden në ajër në gjendje të lirë, përthithen nga kloroplastet tek qelizat bimore dhe me ndihmën e një proteine që quhet RuBisCo (rubisko) (2 në vizatim) i bashkangjiten një molekule sheqeri me pesë atome karboni me emërtimin ribuloz bifosfat (RuBP) (1 në vizatim). Ky veprim në gjuhën shkencore quhet fiksimi (ngulitja) i karbonit, sepse këto molekula nuk lihen në gjendje të lirë, por lidhen për të krijuar molekula më të mëdha. Ky bashkëveprim kimik është i llojit anabolik (bashkues). Bashkëveprimi i ngulitjes së karbonit sjell si pasojë ndarjen e menjëhershm të molekulës ribuloz bifosfat në dy molekula trefosfoglicerat (3 në vizatim), me nga tre atome karboni secila. Ky bashkëveprim kimik është i llojit katabolik (shpërbërës).
Etapa 2: Molekulat trefosfoglicerat (3) i nënshtrohen disa bashkëveprimeve kimike të njëpasnjëshme, të cilat kryhen me ndihmën e molekulave ATP dhe NADPH (4 në vizatim) (të krijuara gjatë etapës së parë), me qëllim për të krijuar molekula gliceraldehid trefosfat (5 në vizatim).
Etapa 3: Disa nga molekulat e gliceraldehid trefosfatit (5 në vizatim) përdoren për të ripërtërirë molekulën RuBP (1 në vizatim), në mënyrë që vargu i bashkëveprimeve kimike të përsëritet nga fillimi. Edhe gjatë këtij bashkëveprimi përdoret molekula ATP, e cila shndërrohet në ADP. Kjo përsëritje në gjuhën shkencore quhet cikël.
Në çdo tre cikle të plota, një molekulë gliceraldehid trefosfati (5 në vizatim) përdoret për të krijuar molekulën e glukozës (sheqerit) (7 në vizatim) ose karbohidrateve të tjera (sheqernave). Për krijimin e një molekule të vetme të glukozës nevojiten gjashtë cikle Kalvin sepse glukoza (7 në vizatim) ka gjashtë atome karboni (C₆H₁₂O₆).