Vt ka: Calvini tsükkel
Fotosünteesi puhul kasutatakse valgusest sõltuvas reaktsioonis päikese valgusenergiat vee lõhustamiseks (fotolüüs), mida taimed teostavad kloroplastides. Vee lõhustumisel tekib hapnik, vesinik (prootonid) ja elektronid. Need elektronid liiguvad läbi kloroplastide tüülakoidide membraani paiknevate elektronikandjate ahelate, ning selle protsessi käigus tekitatakse prootonite gradient tüülakoidi lumeeni—see gradient juhib läbi ATP-süntaasi kemiosmoosi ja sünteesib ATP-d, raku peamist energiasalvestit.
Valgusest sõltuvates reaktsioonides osalevad kaks peamist fotosüsteemi (PSII ja PSI). PSII juures toimub fotolüüs: valguse energia kasutusel lagundatakse vesi ja vabanenud elektronid suunatakse elektronikandjate kaudu PSI-ni. Elektronide liikumine läbi kantjate (nt plastoquinon, tsütokroom b6f kompleksi ja plastotsüaniin) tõstab prootonite hulka tüülakoidi lumenisse, süvendades prootonite gradienti. PSI võtab vastu elektronid ja täiendava valgusenergia toimel annavad elektronid lõpuks elektronide viimasele aktseptorile, milleks on NADP+, muutes selle NADPH-ks.
Produkte—ATP ja NADPH—kasutatakse seejärel valgusest sõltumatutes reaktsioonides (Calvini tsüklis) süsiniku sidumiseks ja orgaaniliste suhkrute sünteesiks. Samal ajal hapnik, mis tekib fotolüüsi käigus, difundeerub taimest välja kui fotosünteesi “jäätmeprodukt”.
Tuleb märkida, et valgusest sõltuvate reaktsioonide tasakaalu saab reguleerida ka tsüklilise elektroni vooguga, kus elektronid pöörduvad tagasi PSI-suunda ja genereeritakse peamiselt ATP-d ilma NADPH moodustumiseta—see aitab kohandada ATP/NADPH suhtarvu vastavalt raku vajadustele. Kõik kirjeldatud protsessid toimuvad peamiselt kloroplastide tüülakoidide (eriti grana-tüülakoidide) membraanis ja nende vahetus läheduses, võimaldades efektiivset valgusenergia konverteerimist keemiliseks energiaks.
