Thylakoide, die inneren Membranstrukturen der Chloroplasten. Die T. bilden ein System abgeflachter Blasen mit einem Durchmesser von 600 nm, die elektronenmikroskopisch abbildbar sind. In den Chloroplasten höherer Pflanzen kommen zwei Arten von T. vor: die Stromathylakoide, die das Stroma wie Querbalken durchziehen, und die Granathylakoide, die kürzere Stapel zwischen den Stromathylakoiden bilden und den Grana der Lichtmikroskopie entsprechen. Als Elementarbaustein der T. gilt das Quantasom.

Die T.-Membran ist ungefähr 9nm dick und umschließt einen schmalen inneren Raum, den Loculus. Sie enthält ungefähr gleiche Mengen an Protein und Lipid und einen bemerkenswert hohen Anteil an Galactosyldiacylglycerin, Digalactosyldiacylglycerin und Sulfolipid. Vermutlich befindet sich auf der Membraninnenseite ein höherer Anteil an Lipidmolekülen und auf der Außenseite mehr Protein. Proteine und Lipide scheinen jedoch keine getrennten Schichten zu bilden. Die innere Lipidschicht enthält die Chlorophylle und Carotinoide. Das Chlorophyll liegt zum größten Teil – wenn nicht sogar gänzlich – in Form von Proteinkomplexen vor. Die Proteinuntereinheiten der äußeren Schicht besitzen einen Durchmesser von 4nm.