Chloroplasten, die Photosyntheseorganellen höherer Pflanzen. Sie sind alle linsenförmig und enthalten Membranstapel (Thylakoide), die in einer wässrigen Phase (Stroma) eingebettet sind. Das Chlorophyll ist in den Thylakoiden eingelagert. Hier wird Lichtenergie in die chemische Energie von ATP und in die Reduktionsäquivalente von NADPH umgewandelt. In einem als Lichtreaktion bezeichneten Prozess (Photosynthese) wird Wasserstoff (als Proton + Elektron) aus Wasser abgespalten und O₂ freigesetzt. Während der Dunkelreaktionen, die im Stroma ablaufen, wird CO₂ zu Kohlenhydraten reduziert. Das Stroma enthält auch Enzyme zur Synthese von Stärke, Fettsäuren und Aminosäuren und auch das genetische System der C., einschließlich der Komponenten für die Transcription und die Translation.
Die C. höherer Pflanzen und grüner Flagellaten enthalten 10^-15 bis 10-¹⁴g DNA, die in 20 oder mehr circularen histonfreien, redundanten Molekülen vorliegt. Das einzelne DNA-Molekül hat ein M_r von 90 ·10³kDa und eine Länge von 40 μm (Erbse, Lattich, Euglena). Die DNA sowie ein Teil der 70S-Ribosomen sind mit den Thylakoidmembranen assoziiert.