Fotosistemele utilizează lumina pentru a energiza un electron, care este apoi utilizat într-un lanț de transport al electronilor pentru a crea molecule cu energie ridicată pentru a fi utilizate în reacțiile întunecate ale fotosintezei. Astfel de reacții sunt cunoscute sub numele de fotofosforilare și constituie etapa de reacție ușoară a fotosintezei.
Fotosistemele sunt aranjamente complexe ale clorofilei a cu alți pigmenți, inclusiv clorofila b, xantofile și carotenoide, care captează energia luminii pentru a energiza un electron îndepărtat dintr-o apă moleculă. La plante, fotosistemele sunt localizate în membrana tiraloidă din interiorul cloroplastului. Două tipuri de fotosisteme au fost identificate ca fotosistem I și fotosistem II.
P680 este forma de clorofilă utilizată în fotosistemul I, iar electronul este transportat de la pigmenți la o proteină feredoxină. Plantele au fotosistem I în plus față de fotosistemul II.
P700 este forma de clorofilă utilizată în fotosistemul II, iar electronul este transportat către o moleculă de plastochinonă. Multe bacterii fotosintetice au doar fotosistem II. Cianobacteriile sunt o excepție notabilă având ambele tipuri de fotosisteme.
În fotofosforilarea ciclică, electronul energizat eliberat de fotosistem și utilizat în lanțul de transport al electronilor este returnat fotosistemului I. Acest proces produce ATP.
În fotofosforilarea neciclică, electronul trece din fotosistemul II printr-o serie de reacții la fotosistemul I, care re-energizează electronul folosind lumina pentru o altă serie de reacții. Electronul nu este returnat fotosistemelor și se creează NADPH.