Η φωτοσύνθεση είναι ένα σύνθετο φαινόμενο που πραγματοποιείται μέσω πολλών αντιδράσεων, οι οποίες συνοψίζονται σε δύο στάδια: το στάδιο των φωτεινών αντιδράσεων (πρώτο στάδιο) και το στάδιο των σκοτεινών αντιδράσεων (δεύτερο στάδιο).

Στο στάδιο των φωτεινών αντιδράσεων ορισμένα μόρια της χλωροφύλλης δεσμεύουν τη φωτεινή ενέργεια, διεγείρονται και στη συνέχεια αποδιεγείρονται. Η ενέργεια που αποδίδεται κατά την αποδιέγερσή τους προκαλεί τον ιονισμό άλλων μορίων χλωροφύλλης. Μέρος της ενέργειας που παράγεται από τις διαδικασίες αυτές, ίσως όμως και ενέργεια προερχόμενη από άλλες πηγές, προκαλεί τη διάσπαση (φωτόλυση) μορίων νερού προς οξυγόνο, το οποίο ελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα, και άτομα υδρογόνου (Η = Η⁺ + e^-):

2Η₂Ο    Ο₂ + 4Η⁺ + 4e^-

ενώ, παράλληλα, παράγεται και ΑΤΡ (τριφωσφορική αδενοσίνη) από ADP (διφωσφορική αδενοσίνη) και μία φωσφορική ομάδα (PO43-), που συμβολίζεται ως Ρi: ADP + Ρi    ΑΤΡ Τα άτομα του υδρογόνου (πρωτόνια και ηλεκτρόνια μαζί), που παράγονται κατά τη φωτόλυση (οξείδωση) του νερού, δεσμεύονται από μόρια του συνενζύμου ΝΑDΡ+, τα οποία ανάγονται προς NADPH: NADP+ + 2e- + 2H+    NADPH + H+ Στο στάδιο των σκοτεινών αντιδράσεων δεσμεύεται διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα, το οποίο ανάγεται με τη βοήθεια των μορίων ΑΤΡ και (NADPH + H+) σύμφωνα με τη συνολική αντίδραση:

CO₂ + 4Η⁺ + 4e^-    (CH₂O) + H₂O

Η αναγωγή του διοξειδίου του άνθρακα πραγματοποιείται μέσω μιας σειράς πολύπλοκων αντιδράσεων (κύκλος Calvin - Benson) και καταλήγει στο σχηματισμό ενός μορίου γλυκόζης από έξι μόρια CO₂, ενώ παράλληλα παράγεται και νερό.  Η συνολική αντίδραση της φωτοσύνθεσης είναι:

6CO₂ + 12H₂O    C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O

Οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις στους οργανισμούς

Πολλά βιολογικά φαινόμενα (φωτοσύνθεση, αναπνοή, μεταβολισμός, αζωτοδέσμευση, μαύρισμα καρπών, κ.ά.) πραγματοποιούνται μέσω οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων, που περιλαμβάνουν πολλά στάδια. Οι αντιδράσεις αυτές καταλύονται από ένζυμα και αφορούν περισσότερο στη μεταφορά ατόμων υδρογόνου (πρωτόνια και ηλεκτρόνια μαζί) και λιγότερο στη μεταφορά μόνον ηλεκτρονίων (π.χ. κυτοχρώματα, φερρεδοξίνες). Από την άποψη αυτή, οι περισσότερες οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις στους οργανισμούς αναφέρονται στην αφυδρογόνωση μιας ουσίας κατά την οποία τα ηλεκτρόνια αποβάλλονται (οξείδωση) μαζί με τα πρωτόνια και την υδρογόνωση μιας άλλης κατά την οποία τα ηλεκτρόνια προσλαμβάνονται (αναγωγή) μαζί με τα πρωτόνια. 

Το κύριο χαρακτηριστικό αυτών των οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων είναι ότι τα ηλεκτρόνια δε μεταφέρονται απευθείας από την ουσία που οξειδώνεται στην ουσία που ανάγεται. Τα κύτταρα διαθέτουν ειδικά μόρια για τη μεταφορά των ηλεκτρονίων. Τα μόρια αυτά προσλαμβάνουν τα ηλεκτρόνια από την ουσία που οξειδώνεται και τα αποδίδουν στην ουσία που ανάγεται συνήθως μέσω μιας σειράς ενδιαμέσων αντιδράσεων, όπου τα ίδια υφίστανται διαδοχικές οξειδώσεις και αναγωγές. Τα μόρια αυτά ονομάζονται φορείς ηλεκτρονίων και είναι τα ελεύθερα συνένζυμα:

1. FAD (φλάβινο αδένινο δινουκλεοτίδιο), που μεταφέρει δύο ηλεκτρόνια και δύο πρωτόνια:

FAD + 2e^- + 2H⁺    FADH₂

2. NAD⁺ (νικοτινάμιδο αδένινο δινουκλεοτίδιο) και
3. NADP⁺ (νικοτινάμιδο αδένινο φωσφοδινουκλεοτίδιο), που μεταφέρουν από δύο ηλεκτρόνια και ένα πρωτόνιο:

NAD⁺ + 2e^- + 2H⁺    NADH + H⁺
NADP⁺ + 2e^- + 2H⁺    NADPH + H⁺

Σε ορισμένες όμως από τις οξειδοαναγωγικές αυτές αντιδράσεις σχηματίζονται προϊόντα ή παραπροϊόντα βλαβερά για τους οργανισμούς. Γι’ αυτό και οι οργανισμοί διαθέτουν μια σειρά από μέσα άμυνας, τα οποία περιλαμβάνουν τόσο ορισμένα ένζυμα όσο και χημικές ουσίες, οι οποίες χαρακτηρίζονται ως  αντιοξειδωτικά.