Grundlage der Photosynthese ist das Wechselspiel von zwei Reaktionsfolgen: Lichtreaktionen und Calvin-Zyklus. Das Chlorophyll und die anderen Moleküle, die für die Lichtreaktionen sorgen, sind in die Thylakoidmembran eingelagert. Die Enzyme, die den Calvin-Zyklus katalysieren, liegen dagegen im Stroma. Nachdem das Chlorophyll zunächst Licht aufgenommen hat, wandeln die Lichtreaktionen die Lichtenergie in chemische Energie in Form von ATP und NADPH um. Das ATP liefert die Energie für den Calvin-Zyklus, in dem Kohlendioxid zu Zucker umgesetzt wird, und das NADPH steuert dazu die notwendigen Elektronen bei. Das ADP und das NADP⁺, die den Calvin-Zyklus verlassen, werden wieder in die Lichtreaktionen eingeschleust und dort zu ATP und NADPH regeneriert.