Fotosentez olayı, bünyesinde klorofil barındıran bitkilerin ışık enerjisinden yararlanarak besin üretimi yapmasıdır. Tabiatta canlılar beslenme açısından iki gruba ayrılır. Kendi besinini (Ürününü), kendi yapabilenler (Ototroflar), kendi besinini dışarıdan hazır olarak alanlar (Heterotroflar).
Ototrof bitkilerde güneş enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürebilecek bir sisteme gereksinim vardır.
Bu sebeple bu, bitkilerde güneş enerjisini sadece soğuran değil, aynı zamanda onu gelişmekte olan bitkinin kullanabileceği kimyasal enerjiye dönüştürebilen bir yapının olması gerekir. Ayrıca enerjinin seçici olarak soğurulması da gereklidir. Bitkilerde güneş enerjisinin soğurulup besin üretimi bir bakıma radyoların çalışmasını andırmaktadır. Bir istasyona ayarlanmış radyo alıcısı belli bir dalga uzunluğunu seçer ve alır. Alıcı radyonun lambaları radyo frekanslarını ses enerjisine dönüştürür. Bugün yaşayan ototrofların analizi bir radyo alıcısındaki lambalara benzer şekilde iş gören bir grup kimyasal bileşiğinin geliştiğini göstermektedir.
Fotosentez olayında en eski bilgilerden biri, birçok karmaşık tepkimeleri özetleyen şu denklemdir.
NCO2+ 2nH2O + ışık enerjisi --> (CH2O) n + nO2 + nH2O
Bu denklemde görüldüğü gibi yeşil yaprakların soğurduğu ışık enerjisi, karbondioksit ve suyu (Girenler), karbonhidratlara ve oksijene (Çıkanlar) çevirmek için kullanır. Çıkan karbonhidratlar, daha sonra bir ototrofun aminoasitleri, proteinleri, yağları ve hücrelere gerekli diğer ürünleri sentezlemesi için hem ham madde hem de enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır.
Fakat bu denklem olayın karmaşık basamakları hakkında herhangi bir bilgi vermemektedir. Fotosentez olayının hızı ve miktarı birçok etkene göre değişmektedir. Fotosentezin hızını ölçmek için en çok kullanılan yöntem, kullanılan CO2 miktarının ya da açığa çıkan oksijen miktarının saptanmasıdır. Fotosentezde ışık enerjisinin artması tepkimeyi hızlandırmaktadır. Bir bitkiye artan miktarda ışık enerjisi gönderilirse fotosentez sonucu açığa çıkan oksijenin bir miktar arttığı ancak bir yerden sonra ışık şiddeti ne kadar artarsa artsın oksijen miktarının sabit kaldığı görülür. Aynı deneyler ortamdaki karbondioksit miktarını artırarak da tekrarlanabilir. Artan karbondioksit miktarıyla fotosentez hızı arasındaki ilişki, ışığın etkisiyle aynı benzerliği gösterir. Karbondioksit oranı arttıkça fotosentez hızı da bir yere kadar artar, bir noktadan sonra değişme göstermez.
Işık ve karbondioksit oranlarının fotosentez üzerine etkileri ayrı ayrı olduklarında birbirlerine benzemekle birlikte ortamda her ikisinin aynı anda artması halinde fotosentezde elde edilecek ürün öncekilerden çok daha fazla olur. Işık şiddetinin yanında farklı dalga boylarındaki ışıkların da olaya etkisi farklılık göstermektedir. Çünkü klorofil tüm renkleri (Dalga boylarını) aynı oranda soğurmaz. Örneğin, klorofil bu ışığı çok büyük oranda yansıttığından en az yeşil ışığı soğurmaktadır. Aslından klorofil taşıyan bitki dokularının yeşil görülebilmesinin nedeni de budur. Klorofil, en fazla kırmızı ve mor ışıkları soğurduğu için bu renkler fotosentez için en uygun renklerdir. Fotosentezin hızını etkileyen bir başka etmen de ortamın sıcaklığıdır. Bu sıcaklık artıkça fotosentez hızı artar; 40 derece civarında fotosentez en fazladır.
