thumb|400px|Schemat obrazujący przemiany związków podczas fotooddychania. RuBisCO – karboksylaza/oksygenaza rybulozo-1,5-bisfosforanu, Phos – fosfataza, OG – oksydaza glikolanowa, AT-aminotransferaza, GDC+SHMT-dekarboksylaza glicyny i hydroksymetylotransferaza seryny, PyrR-reduktaza pirogronianowa, GK-kinaza glicerynianowa, GOGAT – syntaza glutaminianowa (NADPH), GS-syntaza glutaminowa thumb|400px|Pod wpływem oksygenazy RuBisCO do rybulozo-1,5-bisfosforanu RuBP przyłączany jest tlen w wyniku czego powstaje kwas 3-fosfoglicerynowy (3PGA) i 2-fosfoglikan
Fotooddychanie, fotorespiracja – proces biochemiczny zachodzący na świetle w komórkach roślinnych, objawiający się pobieraniem tlenu i wydzielaniem dwutlenku węgla na drodze innej niż oddychanie komórkowe.
Biochemicznie proces fotooddychania związany jest z dwufunkcyjnością enzymu karboksylazy/oksygenazy rybulozo-1-5-bisfosforanu (RuBisCO), odpowiedzialnego zarówno za przyłączenie do rybulozo-1,5-bisfoforanu (RuBP) cząsteczki CO2, jak i cząsteczki O2 w chloroplastach podczas oświetlania. CO2 i O2 konkurują o miejsce katalityczne Rubisco. W wyniku przyłączenia tlenu do rybulozo-1-5-bisfosforanu powstaje jedna cząsteczka kwasu fosfoglicerynowego (jak w fazie ciemnej fotosyntezy) oraz jedna cząsteczka fosfoglikolanu, pierwszego (dwuwęglowego;