La photosynthèse et la respiration cellulaire sont totalement opposées l'une de l'autre, mais sont également des processus complémentaires. Dans la photosynthèse, les producteurs tels que les plantes absorbent du dioxyde de carbone, de l'eau et de la lumière du soleil pour produire du glucose et de l'oxygène. Avec la respiration cellulaire, les organismes combinent glucose et oxygène pour produire du dioxyde de carbone, de l'eau et de l'énergie.
Le processus de photosynthèse est utilisé par les plantes et autres organismes photosynthétiques pour produire de l'énergie, tandis que le processus de respiration cellulaire décompose l'énergie à utiliser. L'équation équilibrée pour la photosynthèse est 6CO2 + 6H2O ---> C6H12O6 + 6O2 + énergie. La respiration cellulaire est essentiellement la réaction inverse de C6H12O6 + 6O2 ---> 6CO2 + 6H2O + énergie. Les deux réactions sont accomplies dans les organites ; les chloroplastes sont les sites de la photosynthèse et la respiration cellulaire se produit principalement dans les mitochondries.
Seuls les organismes photosynthétiques peuvent fabriquer du glucose, mais tous les organismes doivent pouvoir utiliser cette énergie. Cette énergie se présente généralement sous la forme d'ATP ou d'adénosine triphosphate. La respiration cellulaire produit de l'ATP. Le glucose est brûlé pour produire l'ATP.
La respiration cellulaire se compose de quatre étapes. La glycolyse décompose le glucose en deux molécules d'acide pyruvique, produisant deux molécules d'ATP. La réaction de transition décompose l'acide pyruvique. Dans le cycle de Krebs, quatre autres molécules d'ATP sont produites. La chaîne de transport d'électrons et la chimiosmose donnent 32 molécules d'ATP.
