Tế bào thực vật thực hiện các phản ứng sáng và tối của quá trình quang hợp, bao gồm tổng hợp đường, glucose, chỉ trong vòng 30 giây. Tuyệt vời hơn nữa, lá rau bina tiếp xúc với ánh sáng có thể tạo thành tiền chất 3 carbon ổn định của glucose chỉ trong năm giây.
Các nhà sinh học chia quang hợp thành hai giai đoạn: phản ứng ánh sáng, sử dụng trực tiếp ánh sáng mặt trời và phản ứng tối, có thể diễn ra trong điều kiện thiếu ánh sáng. Ở thực vật, quá trình quang hợp diễn ra trong các cơ quan chuyên biệt gọi là lục lạp, cơ quan này sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời để kích hoạt phản ứng từ chất diệp lục hóa học. Các phân tử nước bị tách ra trong quá trình phản ứng này, tạo ra oxy như một sản phẩm phụ. Tế bào thực vật sử dụng dòng điện tử này để tạo ra một gradient proton, cho phép chúng tạo ra chất mang năng lượng ATP, cũng như giảm NADP thành NADPH; điều này đánh dấu sự kết thúc của các phản ứng ánh sáng.
Các phản ứng tối đôi khi được gọi là Chu trình Calvin, được đặt theo tên của Melvin Calvin, nhà khoa học đã phát hiện ra chúng vào những năm 1940. Các phản ứng này diễn ra trong chất nền hoặc chất nền của lục lạp, không giống như các phản ứng ánh sáng, diễn ra dọc theo màng thylakoid. Lục lạp sử dụng ATP và NADPH được tạo ra trong phản ứng ánh sáng cùng với nước để gắn carbon dioxide vào một loại đường gọi là ribulose bisphosphate. Sáu vòng của Chu trình Calvin là cần thiết để tạo ra đường sáu carbon như glucose.
