A fotoelektron-átvitel széles körben elfogadott mechanizmusának általános jellemzőit, amelyben a vízből a szén-dioxidba történő elektronátvitel során két fényreakció (I. fényreakció és II. fényreakció) játszódik le, Robert Hill és Fay Bendall 1960-ban javasolta. Ez a mechanizmus az elektronátviteli lánc különböző kofaktorainak relatív potenciálján (voltban) alapul, amelyeket oxidálni vagy redukálni kell. Azoknak a molekuláknak, amelyek oxidált formájukban a legerősebb affinitással rendelkeznek az elektronok iránt (azaz erős oxidálószerek), alacsony a relatív potenciáljuk. Ezzel szemben azok a molekulák, amelyek oxidált formájukban nehezen redukálódnak, magas relatív potenciállal rendelkeznek, ha már felvették az elektronokat. Az alacsony relatív potenciállal rendelkező molekulákat erős oxidálószereknek, a magas relatív potenciállal rendelkező molekulákat pedig erős redukálószereknek tekintjük.
Encyclopædia Britannica, Inc.
A fotoszintézis fényreakciós szakaszát leíró ábrákon a tényleges fotokémiai lépéseket általában két függőleges nyíl ábrázolja. Ezek a nyilak azt jelzik, hogy a P680 és P700 speciális pigmentek fényenergiát kapnak a fénygyűjtő klorofill-fehérjemolekuláktól, és energiájuk alapállapotukból gerjesztett állapotba emelkedik. Gerjesztett állapotukban ezek a pigmentek rendkívül erős redukálószerek, amelyek gyorsan átadják az elektronokat az első akceptornak. Ezek az első akceptorok szintén erős redukálószerek, és gyorsan átadják az elektronokat a stabilabb hordozóknak. A II. fényreakcióban az első akceptor lehet a fiofitin, amely a klorofillhoz hasonló molekula, amely szintén erős redukciós potenciállal rendelkezik, és gyorsan átadja az elektronokat a következő akceptornak. A sorban a speciális kinonok következnek. Ezek a molekulák a plasztokinonhoz hasonlóak; elektronokat vesznek át a fiofitintől, és továbbítják azokat a köztes elektronhordozóknak, amelyek közé tartozik a plasztokinon pool és a vas-kén fehérjével komplexben társult b és f citokrómok.
A fényreakció I-ben az elektronok a lamelláris membránban lévő vas-kén fehérjékhez jutnak, majd az elektronok a ferredoxinhoz, egy kis vízoldékony vas-kén fehérjéhez áramlanak. NADP+ és megfelelő enzim jelenlétében két ferredoxin molekula, amelyek egy-egy elektront hordoznak, két elektront ad át a NADP+-nak, amely felvesz egy protont (azaz egy hidrogéniont), és NADPH-vá alakul.
Ahányszor egy P680 vagy P700 molekula lead egy elektront, visszatér alapállapotba (gerjesztetlen állapotba), de az elektronvesztés miatt pozitív töltéssel. Ezek a pozitív töltésű ionok rendkívül erős oxidálószerek, amelyek egy megfelelő donorból elektronokat vesznek el. A II. fényreakció P680+ megfelelő katalizátorok jelenlétében képes elektronokat venni a vízből. Jó bizonyíték van arra, hogy két vagy több, fehérjével komplexált mangánatom vesz részt ebben a katalízisben, amely két vízmolekulából négy elektront vesz el (négy hidrogénion felszabadulásával). A mangán-fehérje komplex egyenként adja le ezeket az elektronokat egy azonosítatlan hordozón keresztül a P680+-nak, P680-ra redukálva azt. Ha a mangánt kémiai kezeléssel szelektíven eltávolítjuk, a tilakoidok elveszítik a víz oxidálásának képességét, de az elektronútvonal minden más része érintetlen marad.
Az I. fényreakcióban a P700+ visszanyeri az elektronokat a plasztocianinból, amely viszont közbenső hordozóktól kapja azokat, beleértve a plasztokinon-poolt és a citokróm b és citokróm f molekulákat. A köztes hordozók poolja a II. fényreakción és a kinonokon keresztül a víztől kaphat elektronokat. Az elektronoknak a vízből a ferredoxinba a két fényreakción és a köztes hordozókon keresztül történő átvitelét nemciklikus elektronáramlásnak nevezzük. Alternatív megoldásként az elektronok csak az I. fényreakción keresztül is átkerülhetnek, ebben az esetben a ferredoxinból visszaáramlanak a köztes hordozókhoz. Ezt a folyamatot nevezzük ciklikus elektronáramlásnak.