Fotooddychanie (fotorespiracja) występuje u roślin w warunkach dużego stężenia O2 oraz niskiego stężenia CO2 w komórkach.
Występuje u roślin w tkankach fotosyntezujących: w chloroplastach, mitochondriach oraz glioksysomach.
Fotooddychanie zachodzi w gorące dni pod wpływem silnego oświetlenia oraz niedoborze wody, gdy aparaty szparkowe są zamknięte. Przebiega bez udziału Cyklu Krebsa i łańcucha oddechowego.
Fotooddychanie wynika z właściwości karboksylazy rybulozobisfoforanowej, która w warunkach dużego stężenia CO2 działa jako karboksylaza, a w warunkach dużego stężenia O2 jako oksygenaza.
W wyniku przyłączenia O2 do RuBP powstaje jedna cząsteczka kwasu 3-fosfoglicerynowego (PGA) zamiast dwóch cząsteczek. Powoduje to spadek wydajności fotosyntezy, co prowadzi do zmniejszenia produktywności roślin.