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En los fotosistemas, la producción de ATP y NADPH se da en un proceso denominado fotofosforilación, el cual es iniciado por la absorción de luz. La fotofosforilación puede ser acíclica o cíclica.
Fotofosforilación acíclica. En las plantas, este proceso inicia en el fotosistema II, cuando un fotón de luz es captado por los pigmentos antena. Esto produce la excitación de un electrón (adquiere un nivel de energía más alto).
El electrón excitado abandona el fotosistema II y no regresa al centro de reacción, por eso el proceso se denomina fotofosforilación "acíclica", porque el electrón no vuelve al centro de reacción y el flujo de electrones no es cíclico. La clorofila P680 repone ese electrón por medio de la ruptura de una molécula de agua. La luz rompe la molécula de agua mediante la siguiente reacción:
H2O + luz → 2H+ + 2e- + 1/2 O2
Así, el oxígeno liberado en el proceso de la fotosíntesis proviene de la molécula de agua.
El electrón mencionado abandona el fotosistema II mediante una cadena de moléculas transportadoras de electrones. A su paso por esa cadena, va liberando energía. Esta energía contribuye al bombeo de iones hidrógeno, desde el estroma hasta el tilacoide y generando una gradiente de protones. Estos vuelven al estroma pasando a través de una proteína llamada ATP sintasa. Como consecuencia de estos eventos se produce una molécula de ATP.
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