Энергия света расходуется на расщепление молекул воды – фотолиз, в результате чего образуются протоны (Н+) и свободный кислород (О2). Образующиеся при фотолизе электроны восполняют потери их хлорофиллом. Энергия, которая выделяется при фотолизе воды, используется для переноса протонов и электронов по различным белкам и белковым комплексам, принимающим участие в процессе фотосинтеза.
Сами протоны и электроны участвуют в цепи переноса электронов, которая включает в себя несколько ферментов и белковых комплексов. В результате энергия протонного градиента используется для синтеза АТФ.