Bitki hücreleri, şekerin, glikozun 30 saniye gibi kısa bir sürede sentezini içeren fotosentezin açık ve koyu reaksiyonlarını gerçekleştirir. sadece beş saniyede stabil 3-karbon glukoz öncüleri oluşturur.
Biyologlar fotosentezi iki aşamaya bölerler: doğrudan güneş ışığından yararlanan ışık reaksiyonları ve ışığın yokluğunda meydana gelebilecek karanlık reaksiyonlar. Bitkilerde fotosentez, kimyasal klorofilin reaksiyonunu tetiklemek için güneş ışığında enerjiyi kullanan kloroplast adı verilen özel organlarda gerçekleşir. Su molekülleri, yan ürün olarak oksijen üreten bu reaksiyon sırasında ayrılır. Bitki hücreleri, bu elektron akışını kullanarak, NADP'yi NADPH'ye düşürmenin yanı sıra, enerji taşıyıcı ATP'yi üretmelerini sağlayan bir proton gradyanı yaratır; bu ışık reaksiyonlarının sonunu gösterir.
Karanlık reaksiyonlara bazen, 1940'larda onları keşfeden bilim adamı Melvin Calvin'in adını veren Calvin Döngüsü denir. Bu reaksiyonlar, kloroplastın stoma ya da matrisinde, tiolakoid membran boyunca meydana gelen ışık reaksiyonlarının aksine gerçekleşir. Kloroplast, karbon dioksitin ribuloz bifosfat denilen bir şekere bağlanması için su ile birlikte hafif reaksiyonlarda üretilen ATP ve NADPH'yi kullanır. Calvin Cycle'ın altı dönüşü, glukoz gibi altı karbonlu bir şekerin üretilmesi için gereklidir.
