1930 жылдардың бас кезінде Эмерсон және Арнольд деген ғалымдар фотосинтез процесі өте тез, жарықта және қараңғыда жүзеге асатын, екі сатылы реакциялардан тұратындығы туралы тұжырым жасаған болатын. Кейінірек олар фотосинтез жарықтың бір ғана жарқылының әсерінен жүзеге асқан жағдайда, хлорофиллдің бір молекуласына есептегенде көмірқышқыл газының неше молекуласы тотықсызданатындығын зерттеді. Бірнеше мың жарқыл әсерінің нәтижесін қосып есептегенде оттегінің бір молекуласы бөліну реакциясына хлорофиллдің 2480 молекуласы қатысатындығы анықталды. Осындай ғылыми тэжірибелердің негізінде көмірқышқыл газының бір молекуласын тотықсыздандыратын фотосинтездік бірлік көптеген хлорофилл молекулаларының жиынтығынан түратындығы туралы пікір қалыптасты.
Сонымен фотосинтездік бірлік (ФБ) фотосинтездің жеке реакциясын жүзеге асыратын (оттегінің бір молекуласының бөлінуі немесе көмірқышқыл газының бір молекуласының тотықсыздануы) хлорофилл молекулаларының санымен анықталады. Осы анықтама фотосинтез теориясына қатысты негізгі мәселелерді шешуге баетама болды. Ең алдымен, фотосинтездік бірліктің тегін және мөлшерін, олардың хлоропласт құрылыстарымен байланыстылығын анықтау.
Екіншіден, сіңген квант энергиясының хлорофилл молекулалары арасында және ферменттік орталыққа тасымалдану, басқаша айтқанда фотосинтездік бірліктегі пигменттер арасындағы энергетикалық әрекеттестіктерді анықтау.
Үшіншіден, фотосинтездің негізгі реакцияларына тікелей қатысты ферменттік орталықтың тегін, жарық квантын жинақтайтын электрондық қозған күйдегі молекулалардағы энергияның осы орталыққа тасымалдану жолдарын анықтау.
Төртіншіден, фотосинтездік бірліктегі ферменттік орталықтың қалайша орналасқандығын және оның басқа ферменттермен байланыстылығын анықтау.
Осы сауалдарды шешу бағытында жүргізілген зерттеулердің нәтижесінде фотосинтезге қатысты пигменттер екі жүйеге (фотожүйе I, фотожүйе II) жинақталатындығы дәлелденді. Тек осы екі жүйенің қүрамына енген пигменттер ғана фотосинтездің жарықта жүзеге асатын реакцияларына қатысады. Фотожүйелер хлоропласт бөліктерінде жекеленіп орналасып, әрқайсысы өзіне тән қызмет атқарады. Бірақ олардың атқаратын қызметтері өзара тығыз байланысты.
I фотожүйенің қүрамына молекулалық массасы эртүрлі 13 полипептид, 200 шамасында хлорофилл молекуласы, 50 шамалы каротиноид молекуласы (негізінен каротиндер), 3 Ғе-8 орталық, хинонның бірнеше молекуласы енетіндігі дәлелденді. Осы жүйенің ядросы немесе «жүрегі» деп аталатын бөлігінде 6 полипептидтік бөлікше болатындығы анықталды. Цианобактериялар мен жасыл балдырларда ондай бөлікшелердің саны төртеу ғана екен. Жоғары сатыдағы өсімдіктерде осы бөлікшелердің молекулалық массаларының кішірею бағыты бойынша I ден VI — ға дейінгі ретпен белгіленеді. Осының ішіндегі бірінші (I) бөлікше реакциялық орталық болып есептеледі. Осы орталық қүрамына аш хлорофилі (ең жоғарғы сіңіру аймағы 700 нм) енеді. Қалған 7 немесе одан да көп полипептидтердің біразы жарық жинаушы хлорофилл және қосымша пигменттер молекулаларын ыңғайластырып байланыстырушылық қызметін атқарады.
II фотожүйелік жиынтық төмендегідей бөліктерден түрады: ең кемінде II полипептид, а хлорофилінің шамамен 200 молекуласы, b хлорофилінің 100 молекуласы, каротиноидтың 50 молекуласы, пластохинонның 3 молекуласы (С>, (3, 2), бір атом темір, цитохром b559-дың 1 немесе 2 молекуласы, марганецтің 4 атомы, а феофитиннің 2 молекуласы, белгісіз мөлшерде хлорид және кальций болуы да ықтимал. Екінші фотожүйенің негізгі бөлігі (ядросы) бес гидрофобты полипептидтен құралған. Оның құрамында молекулалық массасы 47 және 43 кДа полипептидтермен байланысқан а хлорофилінің 50 молекуласы бар. Реакциялық орталық (Р680 жэне феофитин) хинон тектес акцепторлар екі полипептидтен құралған жиынтықта жайғасқан.
Кейінгі кездегі деректерге сәйкес үш немесе төрт полипептид (молекулалық массасы 29,27,26 және 25 кДа) өзара байланысып, кұрамында а және b хлорофилдерінің, каротиноидтардың көптеген молекулалары енетін жарық жинаушы антенналық жиынтық құрайды. Осындай жиынтықтың бірнешеуі жеке реакциялық орталық арқылы өзара байланысады. Сонымен, фотосинтездің жарыққа тікелей тәуелді реакциялары құрамдары, құрылысы жағынан күрделі екі фотосинтездік (пигменттік) жүйелердің қатысуымен жүзеге асады. Олардың әрқайсысына тән өзіндік реакциялық орталықтары және жарық жинаушы жиынтықтары болады.