Komórki roślinne wykonują reakcje światła i ciemności podczas fotosyntezy, w tym syntezę cukru, glukozy, w zaledwie 30 sekund. Jeszcze bardziej zadziwiająco, liście szpinaku wystawione na błysk światła tworzą stabilne 3-węglowych prekursorów glukozy w zaledwie pięć sekund.
Biolodzy dzielą fotosyntezę na dwa etapy: reakcje świetlne, które bezpośrednio wykorzystują światło słoneczne i ciemne reakcje, które mogą zachodzić przy braku światła. W roślinach fotosynteza odbywa się w wyspecjalizowanych narządach zwanych chloroplastami, które wykorzystują energię w świetle słonecznym, aby wywołać reakcję chemicznego chlorofilu. Cząsteczki wody są rozdzielane podczas tej reakcji, która wytwarza tlen jako produkt uboczny. Komórki roślinne wykorzystują ten przepływ elektronów do tworzenia gradientu protonów, który pozwala im generować nośnik energii ATP, a także aby zredukować NADP do NADPH; to oznacza koniec reakcji światła.
Mroczne reakcje są czasami nazywane cyklem Calvina, nazwanym tak od Melvina Calvina, naukowca, który odkrył je w latach czterdziestych. Reakcje te zachodzą w stomii lub macierzy chloroplastu, w przeciwieństwie do reakcji światła, które zachodzą wzdłuż błony tylakoidowej. Chloroplast wykorzystuje ATP i NADPH generowane w reakcji światła wraz z wodą do przyłączenia dwutlenku węgla do cukru zwanego bisfosforanem rybulozy. Sześć obrotów cyklu Calvina jest niezbędnych do wytworzenia sześciowęglowego cukru, takiego jak glukoza.
