Зеленые водоросли и растения, в том числе зеленые стебли и незрелые фрукты, гавани хлоропласты-жизненно важные органеллы, где происходит фотосинтез. В растениях самая высокая плотность хлоропластов находится в мезофилловых клетках листьев.

Двойная мембрана окружает хлоропласты. Внешняя мембрана сталкивается с цитоплазмой растительной клетки с одной стороны и пространством интермембранным пространством хлоропласта с другой. Внутренняя мембрана отделяет узкое интермембранное пространство от аквеозного интерьера хлоропласта, называемого стромой.

В строме другой набор мембран образуют дискообразные отсеки, известные как тилакоиды. Интерьер тилакоида называется тилакоидным люменом. В большинстве видов растений, тилакоиды взаимосвязаны и образуют стеки, именуемые Грана.

Встроенными в тилакоидные мембраны являются многобелковыми светосветопоглощающими (или антенными) комплексами. Эти комплексы состоят из белков и пигментов, таких как хлорофилл, которые поглощают световую энергию для выполнения светозависимых реакций фотосинтеза. Эти процессы высвобождают кислород и производят химическую энергию в виде АТФ и NADPH.

Вторая часть фотосинтеза – цикл Кэльвина – свето-независима и происходит в строме хлоропласта. Цикл Кэльвина связывает CO₂ и использует АТФ и NADPH для производства сахара.

Хлоропласты координируют два этапа фотосинтеза. Фотосинтез высвобождает кислород и сахар – основу биомассы растений, которая прямо или косвенно питает большую часть жизни на Земле.