Bitkilerin fotosentez işleminde kullanacakları tek enerji kaynağı olan güneş ışığı değişik dalga boylarındaki ışınımların birleşimidir ve bu dalgaların enerji yükü birbirinden farklıdır. Güneş ışığındaki dalgaların ayrıştırılması ile ortaya çıkan ve tayf adı verilen renk dizisinin bir ucunda kırmızı ve sarı tonları, öbür ucunda da mavi ve mor tonları bulunur. Bitkiler fotosentez sırasında güneş ışınlarından tayfın iki ucundaki renkleri, daha doğrusu dalga boylarını soğururlar, yani emerler. Buna karşılık tayfın ortasında yer alan yeşil tonlardaki ışınların pek azını soğurup büyük bölümünü yansıtırlar. Bunu da kloroplastların içinde bulunan klorofil pigmentleri sayesinde gerçekleştirirler. İşte yaprakların çoğu zaman yeşil gözükmesinin nedeni de budur.50

A. Dalga boyunun artması
B. Enerjinin artması
1. Güneş
2. Gama
3. X- ışını
4. Ultraviyole
5. Kızıl ötesi
6. Radyo, radar, tv
7. Görülebilir ışık
Güneş, dünyanın enerji kaynağıdır ve devamlı olarak ışın yayar. Bu ışınlardan, canlıların "görünür ışık" olarak algılayabildiği ışın aralığı bitkiler tarafından kullanılır. Resimde görülen kısa dalga boyları (mavi ışık), uzun dalga boylarından (kırmızı ışık) daha yüksek enerjilidir. Bitkiler de fotosentez yaparken daha yüksek enerjiye sahip olan uzun dalga boyuna sahip olan ışık aralığını kullanırlar.
Fotosentez işlemi bitkilerin yeşil görünmesine neden olan bu pigmentlerin güneş ışığını soğurmasından kaynaklanan hareketlenme ile başlar. Acaba klorofiller bu hareketlenme ile fotosentez işlemine nasıl başlamaktadırlar? Bu sorunun cevabının verilebilmesi için öncelikle kloroplastların içinde bulunan ve klorofilleri içinde barındıran Thylakoid'in yapısının incelenmesinde fayda vardır.
"Klorofiller, "klorofil-a" ve "klorofil-b" olarak ikiye ayrılırlar. Bu iki çeşit klorofil güneş ışığını soğurduktan sonra elde ettikleri enerjiyi fotosentez işlemini başlatacak olan fotosistemler içinde toplarlar. Thaylakoid'in detaylı yapısının anlatıldığı resimde de görüldüğü gibi fotosistemler kısaca, thylakoid'in içinde yer alan bir grup klorofil olarak tanımlanabilir.
Yeşil bitkilerin tamamına yakını bir fotosistem ile tek aşamalı fotosentez gerçekleştirirken, bitkilerin %3'ünde fotosentezin iki aşamalı olmasını sağlayacak iki farklı fotosistem bölgesi bulunur. "Fotosistem I", ve "Fotosistem II" olarak adlandırılan bu bölgelerde toplanan enerji daha sonra tek bir "klorofil-a" molekülüne transfer edilir. Böylece her iki fotosistemde de reaksiyon merkezleri oluşur. Işığın emilmesiyle elde edilen enerji, reaksiyon merkezlerindeki yüksek enerjili elektronların gönderilmesine, yani kaybedilmesine neden olur. Bu yüksek enerjili elektronlar daha sonraki aşamalarda suyun parçalanıp oksijenin elde edilmesi için kullanılır.
Bu aşamada bir dizi elektron değiş tokuşu gerçekleşir. "Fotosistem I" tarafından verilen elektron, "Fotosistem II" den salınan elektron ile yer değiştirir. "Fotosistem II" tarafından bırakılan elektronlar da suyun bıraktığı elek-tronlarla yer değiştirir. Sonuç olarak su, oksijen, protonlar ve elektronlar olmak üzere ayrıştırılmış olur.51
Elektron akışının sonunda, suyun ayrışmasından sonra ortaya çıkan protonlar ve elektronlar thylakoid'in iç kısmına taşınarak hidrojen taşıyıcı molekül olan NADP (nikotinamid adenin dinükliotid fosfat) ile birleşirler. Neticede NADPH molekülü ortaya çıkar. Elektronlar elektron taşıma sistemiyle taşınırken, thylakoid zarı boyunca bir proton eğimi oluşur. Eğimin potansiyel enerjisi ATP molekülünü (hücrenin işlemlerinde kullanacağı bir enerji paketçiği) meydana getirmek için kullanılır. Bütün bu işlemler sonucunda bitkilerin besin üretebilmesi için ihtiyaç duydukları enerji artık kullanılmaya hazır hale gelmiştir.
Bir reaksiyonlar zinciri olarak özetlemeye çalıştığımız bu olaylar fotosentez işleminin sadece ilk yarısıdır. Bitkilerin besin üretebilmesi için enerji gereklidir. Bunun temin edilebilmesi için düzenlenmiş olan "özel yakıt üretim planı" sayesinde diğer işlemler de eksiksiz tamamlanır.

50. Temel Britannica Cilt 7, s. 16
51. Milani, Bradshaw, Biological Science, A molecular Approach, D.C.Heath and Company, Toronto, s.166