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명반응의 한 과정이다. 그라나를 구성하는 틸라코이드 막 안에서 엽록소가 빛을 흡수하여 일어난다. 물의 광분해로 방출된 고에너지의 전자는 틸라코이드 막의 전자전달계를 이동하면서 ADP에 무기인산을 결합해 ATP를 합성한다. 이 원리는 화학삼투설로 설명이 된다. 전자가 전자전달계를 이동할 때 수소이온은 전달이 일어나는 막을 통과해 한쪽에 축적되는데, 양쪽의 수소 농도차로 에너지가 생겨 ATP를 합성할 수 있다는 것이다. 이 에너지는 ADP가 무기인산과 결합하며 인산화할 때 ATP분자에 저장된다. 필요할 때 방출해 쓸 수 있어서 생물의 에너지 대사에 적극적으로 이용된다. ATP만 합성하는 순환적 광인산화와, ATP와 NADPH를 합성하는 비순환적 광인산화가 있다.