در واکنش های نوری فتوسنتز ، آب مصرف شده و اکسیژن آزاد می گردد. همچنین در جریان این واکنش ها انرژی نورانی خورشید بصورت انرژی شیمیایی در مولکولهای ATP و NADPH به دام می افتد که این انرژی در جریان واکنش های تاریکی ثبت CO2 می گردد.

در واکنش های نوری فتوسنتز دو فتوسیستم I و II دخالت دارند. سطح انرژی فتوسیستم I از فتوسیستم II بالاتر است.

مجموعه فتوسیستم I و II و پذیرنده های الکترون واسطه چرخه انتقال الکترون در واکنشهای نوری تشکیل طرحی به نام Z را می دهند.

در این طرح فتوسیستم I وII نقش کلیدی و جذب کننده انرژی نورانی را بر عهده دارند.

واکنش های مرحله روشنایی را بصورت خلاصه می توان به چند دسته تقسیم کرد :

1: جذب انرژی نورانی توسط فتوسیستم II ( P680 ) و آزاد شدن الکترون

2: تجزیه آب به اکسیژن ، یون هیدروژن ( H+ )و الکترون و انتقال الکترون به فتوسیستم II ( واکنش HIL هیل )

3: انتقال الکترون به عامل پذیرنده الکترون ( پذیرنده Q ).

4: انتقال الکترون از عامل پذیرنده الکترون به فتوسیستم I (P700) و ساخته شدن مولکول پر انرژی ATP

5: انتقال الکترون از فتوسیستم I به مولکول NADP+ و تولید مولکول پرانرژی NADPH

این 5 مرحله به دنبال هم زنجیره انتقال الکترون غیر چرخه ای را تشکیل می دهند. زنجیره انتقال الکترون چرخه ای به این صورت است که الکترون که به فردوکسین انتقال یافته ، مجدداً به پلاستوکینون انتقال یافته و دوباره چرخه تکرار می شود.

انتقال الکترون از فردوکسین به پلاستوکینون توسط سیتوکروم B6 صورت می گیرد .

در زنجیره انتقال الکترون چرخه ای ، فتوسیستم I دخالت دارد و در طی آن فقط ATP ساخته می شود.

در زنجیره انتقال الکترون واکنش های روشنایی ، در ازاء هر 10 – 8  فوتونی که توسط فتوسیستم I و II جذب می شود ، 3 کولکول ATP و 2 مولکول NADPH ساخته می شود که این مولکول ها در چرخه تاریکی فتوسنتز مصرف شده و صرف تثبیت یک مولکول Co2 می شوند .

واکنش های نوری فتوسنتز را فتولیز آب یا واکنش های هیل نیز می نامند.

چون نیاز به نور ندارند، واکنش های تاریکی نامیده می شوند. واکنش های نوری و تاریکی فتوسنتز هردو در روز انجام می شوند .

در جریان واکنش های تاریکی Co2 تثبیت شده و هیدرات کربن و آب تولید می شود. واکنش های تاریکی در داخل استروما صورت می گیرد.

چرخه احیای کربن را سیکل کالوین می گویند. چرخه کالوین دارای سه مرحله کلی است :

1: کربوکسیلاسیون ریبولوز 1 و 5 بی فسفات و تشکیل دو مولکول 3 – فسفوگلیسرات .

2: احیای 3 – فسسفوگلیسرات به گلیسر آلدئید 3 – فسفات.

3: تشکیل ریبولوز 1 و 5 بی فسفات از گلیسرآلدئید3 – فسفات.

Co2 از طریق واکنش با 1 و 5 بی فسفات وارد چرخه تثبیت کربن شده و به 2 مولکول 3 – فسفات گلیسرات تبدیل می شود.

این واکنش بوسیله آنزیم ریبولوز بی فسفات کربوکسیلاز ( RUBP_C ) که به اختصار به آن رابیسکو می گویند ، کاتالیز می شود.

در جریان تبدیل ریبولوز 5 – فسفات به ریبولوز 1 و 5 بی فسفات ، یک مولکول ATP به ADP تبدیل می شود که گروه فسفات خود را به ریبولوز 5 – فسفات منتقل می کند.

همچنین در جریان تبدیل 3 – فسفات گلیسرات اسید به 3 – فسفو گلیسر آلدئید ، مولکول NADPH  و ATP مصرف می شوند.

برای هر چرخه کلوین و تثبیت یک مولکول Co2 نیاز به 3 مولکول ATP و 2 مولکول NADPH است.