光合作用是植物、藻类和某些细菌利用光能将二氧化碳和水转化为有机物并释放氧气的过程，分为光反应和暗反应两个阶段。这两个阶段相互依赖，共同完成能量的转化与储存。
光反应发生在叶绿体的类囊体膜上，需要光照才能进行。在这一过程中，光能被叶绿素吸收并转化为化学能，储存在ATP和NADPH中。具体来说，光反应的化学方程式可以简化为：
\[ 2H_2O + 光能 \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^- \]
这一过程通过光系统II（PS II）和光系统I（PS I）完成，同时产生氧气作为副产物。水分子被分解后释放出电子和质子，这些高能物质随后用于合成ATP和NADPH。
接着进入暗反应阶段，也称为卡尔文循环，它主要在叶绿体基质中进行，不需要直接光照。暗反应的核心任务是利用光反应产生的ATP和NADPH，将二氧化碳固定并转化为糖类等有机物。其基本化学方程式如下：
\[ 3CO_2 + 9ATP + 6NADPH + 6H_2O \rightarrow C_3H_6O_3-phosphate + 9ADP + 8Pi + 6NADP^+ \]
最终，经过一系列复杂的生化反应，三碳化合物被还原为葡萄糖等六碳糖类。这一阶段虽然不依赖光，但仍然需要光反应提供的能量和还原力。
光反应和暗反应相辅相成，光反应提供必要的能源物质，而暗反应则利用这些物质制造有机物。这种精妙的合作机制使光合作用成为地球上生命活动的基础，不仅维持了植物自身的生长发育，还为整个生态系统的其他生物提供了能量来源和食物基础。