Die Herstellung von Kohlenhydraten durch die Absorption (Aufnahme) von Lichtquanten nennt man Photosynthese. Pflanzen und verschiedene Bakterien benötigen dazu außerdem noch Wasser und Kohlendioxid (CO2), um Kohlenhydrate herzustellen.
Die Gesamtgleichung der Photosynthese lautet:
6 CO2 + 12 H2O + Licht --> C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Kohlenhydrate (in der obigen Formel Glukose als primäres Produkt der Photosynthese) bestehen in der Regel aus den Elementen Kohlenstoff (C), Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H) in unterschiedlicher Zusammensetzung und sind ein wichtiger Bestandteil der Nahrung (Energieträger). Darüber hinaus besteht der größte Teil der Biomasse aus Kohlenhydraten, sie sind also ein wichtiger Baustoff für Pflanzen.
Die Photosynthese ist somit der wichtigste biochemische Prozess der Erde, da sie die Nahrungs-/Energiegrundlage der meisten Lebewesen bildet, den Pflanzen den nötigen Baustoff zur Verfügung stellt und somit auf alle Ökosysteme Einfluss nimmt.
Die Zutaten zur Photosynthese sind: Energiereiche Lichtquanten (Photonen), die mit der Sonneneinstrahlung auf die Erde treffen, Wasserstoff aus dem Bodenwasser, Kohlenstoff aus dem Gas CO2, das überall in der Atmosphäre vorhanden ist. Als „Abfallprodukt“ entsteht Sauerstoff (O2). Obwohl Wasser ein unersetzbarer Ausgangsstoff der Photosynthese ist, werden während des Prozesses wieder neue Wassermoleküle gebildet. Bei der Synthese eines Glucosemoleküls enstehen 6 Wassermoleküle, während 12 verbraucht werden. In Lehrbüchern findet sich häufig die vereinfachte Darstellung (Nettogleichung): 6 CO2 + 6 H2O + Licht --> C6H12O6 + 6 O2
Seit der Entstehung der Photosynthese existiert Sauerstoff auch in der Atmosphäre und hat die Entwicklung des Lebens massiv beeinflusst. Da Sauerstoff sehr reaktiv (zellgiftig) ist, mussten von den Lebewesen neue Verfahren entwickelt werden, um mit diesem Gas umzugehen, es weitgehend unschädlich zu machen oder zur Energiegewinnung zu nutzen. Die meisten Lebewesen nutzen Sauerstoff heute im Rahmen der Atmungskette zur Energiegewinnung.