Caracteristicile generale ale unui mecanism acceptat pe scară largă pentru transferul de fotoelectroni, în care două reacții luminoase (reacția luminoasă I și reacția luminoasă II) au loc în timpul transferului de electroni de la apă la dioxidul de carbon, au fost propuse de Robert Hill și Fay Bendall în 1960. Acest mecanism se bazează pe potențialul relativ (în volți) al diverșilor cofactori ai lanțului de transfer de electroni care urmează să fie oxidat sau redus. Moleculele care, în forma lor oxidată, au cea mai mare afinitate pentru electroni (adică sunt agenți oxidanți puternici) au un potențial relativ scăzut. În schimb, moleculele care, în forma lor oxidată, sunt greu de redus au un potențial relativ ridicat după ce au acceptat electroni. Moleculele cu un potențial relativ scăzut sunt considerate agenți oxidanți puternici, iar cele cu un potențial relativ ridicat sunt considerate agenți reducători puternici.
Encyclopædia Britannica, Inc.
În diagramele care descriu etapa de reacție la lumină a fotosintezei, etapele fotochimice propriu-zise sunt reprezentate de obicei prin două săgeți verticale. Aceste săgeți semnifică faptul că pigmenții speciali P680 și P700 primesc energie luminoasă de la moleculele de clorofilă-proteină care captează lumina și sunt ridicate în energie de la starea lor fundamentală la stări excitate. În starea lor excitată, acești pigmenți sunt agenți reducători extrem de puternici care transferă rapid electroni către primul acceptor. Acești primii acceptori sunt, de asemenea, agenți reducători puternici și transferă rapid electronii către purtători mai stabili. În reacția luminoasă II, primul acceptor poate fi feofitina, care este o moleculă asemănătoare clorofilei care are, de asemenea, un potențial reducător puternic și care transferă rapid electronii către următorul acceptor. Chinonele speciale sunt următoarele în serie. Aceste molecule sunt asemănătoare plastochinonei; ele primesc electroni de la feofitină și îi transmit la purtătorii intermediari de electroni, care includ fondul de plastochinone și citocromii b și f asociați într-un complex cu o proteină de fier-sulf.
În reacția de lumină I, electronii sunt transferați la proteinele de fier-sulf din membrana lamelară, după care electronii trec la ferredoxină, o mică proteină de fier-sulf solubilă în apă. În prezența NADP+ și a unei enzime adecvate, două molecule de ferredoxină, purtătoare a câte un electron fiecare, transferă doi electroni către NADP+, care capătă un proton (adică un ion de hidrogen) și devine NADPH.
De fiecare dată când o moleculă P680 sau P700 cedează un electron, aceasta revine la starea de bază (neexcitată), dar cu o sarcină pozitivă datorită pierderii electronului. Acești ioni încărcați pozitiv sunt agenți oxidanți extrem de puternici care elimină un electron de la un donator adecvat. P680+ din reacția ușoară II este capabil să preia electroni din apă în prezența unor catalizatori corespunzători. Există dovezi solide că doi sau mai mulți atomi de mangan complexați cu proteine sunt implicați în această cataliză, luând patru electroni de la două molecule de apă (cu eliberarea a patru ioni de hidrogen). Complexul mangan-proteină cedează acești electroni, unul câte unul, prin intermediul unui purtător neidentificat, către P680+, reducându-l la P680. Atunci când manganul este eliminat selectiv prin tratament chimic, tirocoizii își pierd capacitatea de a oxida apa, dar toate celelalte părți ale căii electronice rămân intacte.
În reacția de lumină I, P700+ recuperează electroni de la plastocianină, care, la rândul ei, îi primește de la purtătorii intermediari, inclusiv de la fondul de plastochinonă și de la moleculele de citocrom b și citocrom f. Grupul de purtători intermediari poate primi electroni de la apă prin intermediul reacției de lumină II și al chinonelor. Transferul de electroni de la apă la ferredoxină prin intermediul celor două reacții luminoase și al purtătorilor intermediari se numește flux neciclic de electroni. Alternativ, electronii pot fi transferați numai prin reacția luminoasă I, caz în care sunt reciclați de la ferredoxină înapoi la purtătorii intermediari. Acest proces se numește flux ciclic de electroni.
.