Fotosintezė – organinių junginių susidarymas iš neorganinių augaluose ir kai kuriose bakterijose veikiant šviesos energijai. Augalai, dumbliai, tam tikros bakterijos transformuoja šviesos energiją į cheminę ryšių energiją.

Fotosintezė yra saulės šviesos energijos vertimo ląstelių cheminių junginių energija. Tik apie 1 % į žemę patenkančios energijos yra paverčiama cheminių ryšių energija, t. y. sintetinamos organinės medžiagos. Didžioji augalų sausos masės dalį sudaro anglis, todėl fotosintezė yra svarbus anglies asimiliavimo būdas. Šį procesą atlieka melsvabakterės, dumbliai, kerpės, žemesnieji ir aukštesnieji augalai.

Fotosintezė yra procesas, kurio metu saulės šviesos energija naudojama organinių junginių sintetinimo reakcijoms. Ją galima apibūdinti kaip vienos rūšies energijos virsmas kitos rūšies energija, nes saulės šviesos energija virsta angliavandenių cheminių ryšių energija. Vienas svarbiausių junginių, susidarančių šiam procesui, yra gliukozė (C₆H₁₂O₂).   

Saulės šviesos energija + 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂.   

  Fotosintezę atlieka žaliosios plastidės – chloroplastai. Chloroplastų daugiausia yra augalo pažaliavusiose dalyse, bet svarbiausias fotosintezės organas yra lapas. Saulės šviesai pasiekus lapą, jo ląstelių chloroplastuose esantys pigmentai chlorofilai sugeria mėlinuosius ir raudonuosius Saulės spektro spindulius, o žaliuosius praleidžia arba atspindi. Dėl tos priežasties lapai (ir chloroplastai) atrodo žali.

Chlorofilas chloroplastuose susidaro tik šviesoje, o tamsoje suyra, todėl ilgai tamsoje laikytų augalų lapai tampa blyškūs. Fotosintezės šviesos fazėje, kuriai žinoma reikalinga šviesa, vyksta šviesos energijos sugėrimo reakcijos ir ji vyksta chloroplastų tilakoiduose.

Šių reakcijų metu yra sugeriamas šviesos fotonas;

skaidomas H₂O (suskaidžius vandens molekulę išsiskiria O₂);

molekulinis deguonis išsiskiria pro žioteles į aplinką;

sintezuojama ATP (ADP + P → ATP);

specialus nukleotidas NADP⁺ virsta redukuotu NADPH (prisijungia vandenilį suskilus H₂O).

Fotosintezė tamsos fazėje, kuri gali vykti ir be šviesos, vyksta sintezės reakcijos ir ji vyksta chloroplastų stromoje. Šių reakcijų metu, tilakoide susidariusios ATP ir NADPH molekulės patenka į stromą ir naudojamos CO₂ redukuoti; taipogi vyksta angliavandenių sintezė, kurios metu naudojamas CO₂  ir dalyvauja daugybė fermentų. Šioje fazėje vykstančių reakcijų suma vadinama Kalvino ciklu. Gliukozė iš chloroplastų difunduoja į kitas ląsteles, kuriose naudojama įvairių cheminių junginių (pvz., krakmolo) gamybai.

Fotosintezės intensyvumui įtakos turi įvairios aplinkos sąlygos:

apšviestumas, temperatūra (prasideda ir greitis didėja kylant nuo 0 °C iki 25-30 °C );

reikalingas optimalus vandens kiekis; atitinkamas CO₂ kiekis atmosferoje;

šakninė mityba (įvairūs elementai – N, P, Mg ir kt.).

Fotosintezės reikšmė – jos metu susidaro organinė medžiaga gliukozė, kurią augalas naudoja kaip energijos šaltinį ir kaip žaliavą kitoms organinėms medžiagoms (pvz., celiuliozei, krakmolui) gaminti, taipogi tai maisto medžiaga sakykime gyvūnams, kurie minta gatava organine medžiaga;

susidaro deguonis, kuris būtinas ląsteliniam kvėpavimui;

fotosintezės metu sunaudojama atmosferoje esantis anglies dioksidas.