Bei der Photosynthese finden die lichtabhängigen Reaktionen an den Thylakoidmembranen statt. Das Innere der Thylakoidmembran wird als Lumen bezeichnet, und außerhalb der Thylakoidmembran befindet sich das Stroma, in dem die lichtunabhängigen Reaktionen stattfinden. Die Thylakoidmembran enthält einige integrale Membranproteinkomplexe, die die Lichtreaktionen katalysieren. Es gibt vier Hauptproteinkomplexe in der Thylakoidmembran: Photosystem II (PSII), Cytochrom-b6f-Komplex, Photosystem I (PSI) und ATP-Synthase.