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绿藻和植物，包括绿色的茎和未成熟的果实，都含有叶绿体——光合作用发生的重要细胞器。在植物中，叶绿体密度最高的是在叶片的叶肉细胞中。
叶绿体周围有一层双层膜。外膜一面对着植物细胞的细胞质，另一面对着叶绿体的膜间空间。内层膜将狭窄的膜间空间与叶绿体（称为基质）的水内部分开。
在基质中，另一组膜形成圆盘状的隔室，称为类囊体。类囊体的内部称为类囊体腔。在大多数植物中，类囊体是相互连接的，并形成称为基粒的堆叠。
嵌入类囊体膜的是多蛋白光收集（或天线）复合物。这些复合物由蛋白质和色素（如叶绿素）组成，它们捕获光能来进行光合作用的光依赖反应。这些过程释放氧气并以ATP和NADPH的形式产生化学能。
光合作用的第二部分卡尔文循环与光无关，发生在叶绿体的基质中。卡尔文循环捕获CO2并利用ATP和NADPH最终产生糖。
叶绿体协调光合作用的两个阶段。光合作用释放出氧气和糖，这是直接或间接为地球上大多数生命提供养分的植物生物量的基础。
- 在植物中，光合作用发生在
机密的叶肉细胞层
叶肉细胞层中含有最多的叶绿体
分散在这些特殊的双曾膜中
有另外一组隔室
称作类囊体的充液膜囊，
互相连接形成多个堆栈
叫作质体基粒
在每一粒质体基粒的外缘，
嵌入类囊体膜内，
有多蛋白复合物
就如光和系统
这些结构包含与许多色素分子结合的触角蛋白质，
像叶绿素一样，
以吸收光并开始
光依赖反应的第一阶段
同时第二阶段，卡尔文循环，
发生在基质中，
即类囊体脂质双层外的水腔
由于这两个过程协同工作，
植物依靠在叶绿体中的生化工厂，
能生产自己的食物
