प्रकाश संश्लेषण उस प्रक्रिया को संदर्भित करता है जिससे प्रकाश पौधे के लिए भोजन में परिवर्तित हो जाता है। पौधों में प्रकाश संश्लेषण प्रकाश तंत्र के रूप में होता है, जिसमें विभिन्न प्रक्रियाएं होती हैं। ऐसी ही एक प्रणाली है एरोबिक श्वसन। इसमें प्रकाश ऊर्जा का रासायनिक ऊर्जा में रूपांतरण शामिल है, जो एरोबिक चयापचय के लिए ईंधन है। इस प्रक्रिया में ऊर्जा का स्रोत सूर्य है।
पौधों में फोटोसिस्टम जटिल सिस्टम होते हैं जिनमें लाखों इंटरैक्टिंग पार्टनर शामिल होते हैं। इनमें से कई भागीदारों की प्रकाश संश्लेषक प्रतिक्रिया के समग्र कामकाज में भूमिका होती है, लेकिन कुछ केवल प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक विशिष्ट रासायनिक प्रतिक्रियाओं को बनाने में शामिल होते हैं। केवल एक साथी वाले फोटो सिस्टम को ऑटोट्रॉफिक फोटो सिस्टम कहा जाता है, जबकि कई पार्टनर वाले फोटो सिस्टम को ऑटोट्रॉफिक श्वसन कहा जाता है।
ऐसे कई अलग-अलग तरीके हैं जिनसे प्रकाश संश्लेषक मार्गों में प्रकाश को प्रयोग करने योग्य ऊर्जा में बदला जा सकता है। आवश्यक कुछ प्रमुख तत्व उत्प्रेरक हैं, जो प्रतिक्रिया को उत्तेजित करते हैं, एक एंजाइम या एंजाइमों का एक सेट, एक उत्प्रेरक समूह और एक नियंत्रण एंजाइम। व्यापक अर्थों में, उत्प्रेरक प्रकाश का कोई भी रूप हो सकता है, जबकि अधिक विस्तृत रूप में वे या तो ऑक्सीजन जैसे मुक्त मूलक हो सकते हैं या हाइड्रोजन जैसे आवेशित, या कार्बन जैसे तटस्थ हो सकते हैं।
प्रकाश को उसके अवशोषण और वितरण के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है। अवशोषण को अवशोषण द्वारा मापा जाता है, जिसे अवशोषित प्रकाश के प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जा सकता है, और रोशनी द्वारा, जो अवशोषित प्रकाश की मात्रा है। प्रकाश के वितरण को तीव्रता द्वारा वर्णित किया जाता है, जो कि प्रकाश के बिखरने का एक उपाय है। प्रकाश संश्लेषक प्रतिक्रियाओं में शामिल फोटो सिस्टम में, प्रकाश वितरण की तीव्रता एकाग्रता और उत्प्रेरक के प्रकार से प्रभावित हो सकती है।
जब प्रकाश किसी यौगिक पर आपतित होता है, तो वह एक अभिक्रिया से गुजरेगा जिसे अवशोषण कहते हैं। यह प्रतिक्रिया या तो एक परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन या एक परमाणु से एक प्रोटॉन जारी करेगी, जो इस बात पर निर्भर करता है कि किस प्रकार का परमाणु शामिल है। परमाणु या प्रोटॉन से इलेक्ट्रॉन एक अधिक ऊर्जावान रूप में परिवर्तित हो जाता है जिसे प्रकाश फोटॉन कहा जाता है, जिसे तब इलेक्ट्रॉन द्वारा अणु के एक क्षेत्र में अवशोषित किया जा सकता है जो फोटॉन द्वारा उत्तेजित होता है।
फोटो सिस्टम को उस तरीके से चित्रित किया जा सकता है जिस तरह से उन पर घटना होने के बाद प्रकाश वितरित किया जाता है। आपतित प्रकाश तरंग की दिशा को ‘फ़ील्ड’ कहा जाता है और प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप निकलने वाले ‘फोटॉन’ को ‘फोटॉन उत्सर्जन’ कहा जाता है। प्रकाश कणों की एकाग्रता को एकाग्रता के रूप में जाना जाता है, और इसे चमकदार प्रभावकारिता के संदर्भ में मापा जा सकता है, जो कि एकाग्रता की प्रति इकाई फोटॉनों की कुल संख्या का अनुपात है। एक फोटो संश्लेषण में, अवशोषण प्रक्रिया से गुजरने वाले परमाणुओं की संख्या को एकाग्रता के रूप में जाना जाता है। प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य के परमाणुओं पर अलग-अलग प्रभाव पड़ने का कारण यह है कि कुछ तरंग दैर्ध्य केवल कुछ प्रकार की विलेय संरचनाओं से ही गुजर सकते हैं।
जिस तरह से प्रकाश किसी विलेय के प्रति प्रतिक्रिया करता है उसे प्रकाश प्रेरित अभिक्रिया कहते हैं। एक प्रकाश प्रेरित प्रतिक्रिया को ‘प्रतिक्रिया’ के रूप में भी जाना जाता है क्योंकि प्रतिक्रिया के उत्पाद आमतौर पर उस माध्यम में निहित होते हैं जहां प्रतिक्रिया होती है। प्रकाश प्रेरित प्रतिक्रियाओं के कुछ उदाहरण कुछ पराबैंगनी किरणों का अवशोषण और क्लोरीन और हाइड्रोजन की प्रतिक्रिया हैं। एक्स-रे के अवशोषण को प्रकाश प्रेरित अवशोषण के रूप में जाना जाता है, जबकि क्लोरीन के साथ हाइड्रोजन की प्रतिक्रिया को प्रकाश प्रेरित क्लोरीनीकरण कहा जाता है। दृश्य प्रकाश के अवशोषण को प्रकाश प्रेरित स्थानान्तरण कहा जाता है, जबकि पराबैंगनी प्रकाश के अवशोषण को प्रकाश प्रेरित ल्यूमिनेसिसेंस कहा जाता है।
प्रकाश संश्लेषण एक समाधान बनाने के लिए प्रकाश का उपयोग करता है, जिसे बदले में ऊपर सूचीबद्ध किसी भी पदार्थ में बदला जा सकता है। एक फोटोकेल में, एक नियम के रूप में, एक अणु के एक परमाणु को दूसरे अणु के एक समान परमाणु द्वारा एक अलग घनत्व के साथ बदल दिया जाता है। जब दो अणु उच्च स्तर तक उत्तेजित होते हैं, तो वे प्रकाश का संयोजन और उत्सर्जन करेंगे। यह प्रक्रिया जीव विज्ञान में बहुत आम है, और यह कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं का आधार है जो हम प्रकृति में देखते हैं।