Hill-Reaktion und Emerson-Effekt
Hill-Reagenzien
Als Hill-Reagenz bezeichnet man eine chemische Verbindung, die es ermöglicht, Elektronentransportprozesse an isolierten Thylakoiden (den Orten des Elektronentransports bei der Lichtreaktion der Photosynthese) zu untersuchen. Dadurch, dass die Thylakoide isoliert, d.h. ohne ihr umgebendes Stroma vorliegen, kommt der Elektronentransport ohne "künstlich" zugesetztes Hill-Reagenz bald zum Erliegen, da das am Ende der Lichtreaktion gebildete NADPH/H+ ohne die Glucosebildung im Stroma nicht wieder in NADP+ rückverwandelt werden kann und somit der Elektronenakzeptor fehlt. Als Hillreagenzien kommen daher verschiedene zugesetzte Elektronenakzeptoren (Oxidationsmittel) infrage; am bekanntesten in der Verwendung als Hill-Reagenz sind Eisenionen Fe3+, aber auch NADP+ selbst kann als Hill-Reagenz dienen.
Hill-Reaktionen
Ein Experiment mit isolierten Thylakoiden und künstlich zugesetzten Oxidationsmitteln – also Hill-Reagenzien – wird als Hill-Reaktion bezeichnet, weil Robert Hill 1937 künstliche Elektronenakzeptoren erstmals zur Aufklärung der Photosynthese einsetzte. Bei der Hill-Reaktion wird typischerweise O2, aber keine Glucose gebildet:
H2O 
½ O2 + 2 H+ + 2 e– diese e–
müssen einen "Abnehmer" finden, sonst kann kein O2
entstehen
sie gelangen über den Elektronentransport der Lichtreaktion als energiereiche e– zu den zugesetzten Eisenionen
2 Fe3+ + 2e– 2 Fe2+ erst
in Gegenwart der Eisenionen setzt dann die Sauerstoffbildung ein
Emerson-Effekt
Als Emerson-Effekt wird eine Steigerung der Photosyntheserate in Abhängigkeit von der Art der Lichtbestrahlung bezeichnet. Belichtet man einzellige Algen oder isolierte Chloroplasten mit rotem Licht entweder mit einer Wellenlänge von 680 nm oder von 700 nm, so erhält man ganz bestimmte Photosyntheseraten (messbar als O2-Produktion). Bei einer gleichzeitigen Bestrahlung mit beiden Wellenlängen (Versuch b im Schema unten) erhält man eine deutlich höhere Photosyntheserate, als durch die Summe der Einzelbelichtungen (Versuch a).
Dieses überraschende Ergebnis wird durch die Existenz zweier Photosysteme erklärbar, deren Reaktionszentren P700 bzw. P680 bei den entsprechenden Wellenlängen absorbieren. Nur wenn beide Systeme ausgelastet sind, kann die maximale Photosyntheserate erreicht werden. Wird nur mit 700 bzw. 680 nm bestrahlt, gibt es einen Stau in der Elektronentransportkette und kein Photosystem kann optimal arbeiten.