I fotosistemi utilizzano la luce per energizzare un elettrone, che viene quindi utilizzato in una catena di trasporto di elettroni per creare molecole ad alta energia da utilizzare nelle reazioni oscure della fotosintesi. Tali reazioni sono note come fotofosforilazione e costituiscono lo stadio di reazione alla luce della fotosintesi.
I fotosistemi sono disposizioni complesse della clorofilla a con altri pigmenti, inclusa la clorofilla b, xantofille e carotenoidi, che catturano l'energia della luce per energizzare un elettrone rimosso da un'acqua molecola. Nelle piante, i fotosistemi si trovano nella membrana ticaloide all'interno del cloroplasto. Sono stati identificati due tipi di fotosistemi come fotosistema I e fotosistema II.
P680 è la forma di clorofilla a utilizzata nel fotosistema I e l'elettrone viene trasportato dai pigmenti a una proteina ferredossina. Le piante hanno il fotosistema I oltre al fotosistema II.
P700 è la forma di clorofilla a utilizzata nel fotosistema II e l'elettrone viene trasportato a una molecola di plastochinone. Molti batteri fotosintetici hanno solo il fotosistema II. I cianobatteri sono un'eccezione notevole avendo entrambi i tipi di fotosistemi.
Nella fotofosforilazione ciclica, l'elettrone energizzato rilasciato dal fotosistema e utilizzato nella catena di trasporto degli elettroni viene restituito al fotosistema I. Questo processo produce ATP.
Nella fotofosforilazione non ciclica, l'elettrone passa dal fotosistema II attraverso una serie di reazioni al fotosistema I, che rienergizza l'elettrone usando la luce per un'altra serie di reazioni. L'elettrone non viene restituito ai fotosistemi e viene creato NADPH.