Ánh sáng giữ vị trí nào trong quang hợp?
Câu hỏi này đã huy động nhiều nhà nghiên cứu dựa vào các mô hình đơn bào (vi tảo hoặc vi khuẩn) để giải đáp, chứ không phải dựa vào cây xanh. Cách tiếp cận này được tạo thuận lợi do tính rất bảo thủ của các cơ chế quang hợp trong quá trình tiến hóa.
Nhờ các tia chớp trong thời gian rất ngắn, chừng vài pico giây (10-12 giây), người ta có thể theo dõi tất cả những diễn biến đầu tiên được ánh sáng phát động bên trong các lục lạp. Năng lượng của quang tử ở đây được hai loại phức hệ phân tử nằm trong các màng thylakoit thu bắt. Các phức hệ này, được gọi là quang hệ I và II, chứa từ 250 đến 400 phân tử diệp lục và các sắc tố khác. Mỗi hệ được cấu tạo thành một ăng ten thu để thông dòng quang năng và một tâm phản ứng biến đổi quang năng thành hóa năng. Khi một sắc tố ăng ten thu một quang tử thì quang tử liền bị kích thích. Kích thích này được truyền dần dần từ sắc tố nọ sang sắc tố kia, tới chỗ hai phân từ diệp lục a nằm ở giữa tâm phản ứng. Cả hai phân tử diệp lục phát ra một điện tử, điện tử này được một chất nhận điện tử thu giữ ngay, là chất có trong màng (như plastoquinone). Sau đó điện tử được chuyển cho một chất nhận khác, rồi sang chất tiếp theo, dọc theo chuỗi tải điện tử. Cuối cùng dòng điện tử này dẫn tới sự tổng hợp hai phân tử giàu năng lượng là NADPH[1] và ATP[2].
Sự biến đổi quang năng thành hóa năng (ATP và NADPH) diễn ra ở màng thylakoit, loại túi chồng chất trong các bào quan quang hợp gọi là lục lạp.
Việc xác định cấu tạo của các quang hệ đã đạt được rất nhiều tiến bộ trong 20 năm qua. Tuy vậy, nó vẫn chưa giúp giải đáp điều bí ẩn lớn của quang hợp: cơ chế sâu xa của sự phân ly nước. Chắc hẳn người ta biết rằng, khi cặp diệp lục a của quang hệ I phát ra các điện tử, thì nó cũng lấy ra ngần ấy điện tử từ các phân tử nước. Do đó, những phân tử này bị chia thành các nguyên tử oxy và proton. Nhưng người ta vẫn chưa biết mặt bí mật của hoạt động này.
