Die Photophosphorylierung bezieht sich auf die Nutzung der Lichtenergie, um letztendlich die Energie für die Umwandlung von ADP in ATP bereitzustellen und damit die universelle Energiewährung in Lebewesen wieder aufzufüllen. In den einfachsten Systemen der Prokaryonten dient die Photosynthese nur der Energiegewinnung und nicht dem Aufbau von biologischen Molekülen. In diesen Systemen gibt es einen Prozess, der als zyklische Photophosphorylierung bezeichnet wird und der lediglich den Prozess der Umwandlung von ADP in ATP zur unmittelbaren Energiegewinnung für diese Zellen durchführt. Bei diesem Prozess werden nur das Photosystem I und das Chlorophyll P700 verwendet.
Die obige Skizze des zyklischen Prozesses ist einer Darstellung in Moore et al. nachempfunden. Zwei Photonen vom roten oder blauen Ende des Spektrums passen zur empfindlichen Reaktion der Pigmente. Sie werden vom Antennenkomplex eingefangen und auf das Reaktionszentrum von Photosystem I übertragen, das zwei hochenergetische Elektronen an den primären Elektronenrezeptor abgibt. Sie werden an Ferrodoxin (Fd) weitergegeben, ein eisenhaltiges Protein, das als Elektronenüberträger fungiert. Ein zweiter Elektronenträger, Plastochinon (Pq), transportiert die Elektronen zu einem Komplex aus zwei Cytochromen. Dabei wird Energie bereitgestellt, um einen Protonengradienten über die Membran zu erzeugen, der für die Umwandlung von ADP in ATP genutzt werden kann. Die Elektronen werden von Plastocyanin (Pc) an das P700-Pigment im Reaktionszentrum zurückgegeben, um den Zyklus abzuschließen.
Diese Skizze folgt dem Beispiel von Karp, der die Ereignisse relativ zur Membran platziert. Dadurch wird deutlicher, dass der Prozess der ATP-Produktion durch den Protonengradienten angetrieben wird. Karp weist darauf hin, dass diese zyklische Photophosphorylierung auch in isolierten Chloroplasten stattfindet und zusätzliches ATP zur Unterstützung der Kohlenhydratsynthese liefern kann, die als Ergebnis des nichtzyklischen Elektronentransports stattfindet.
Energiekreislauf in Lebewesen