בצמחים, הפוטוסינתזה מתרחשת בתוך שכבות תאי המזופיל הצפופות, שם נמצא המספר הרב ביותר של כלורופלסט. ברחבי אברונים מתמחים אלו בעלי קרום כפול, מפוזרת קבוצה נוספת של מדורים, שקים תחומים בקרום ומלאים נוזל בשם תילקואידים, שמחוברים זה לזה ויוצרים ערימות מרובות הנקראות גרנה. בשוליים החיצוניים של כל גרנום, ומוטמעים בתוך קרום התילקואידים, נמצאים תצמידים רב-חלבוניים, כגון הפוטוסיסטם.מבנים אלה מכילים חלבוני האנטנה התחומים יחד עם מולקולות פיגמנט רבות, כגון כלורופיל, לבליעת אור ולהחלת השלב הראשון של תגובות תלויות-אור. בינתיים, השלב השני, מעגל קלווין, מתרחש בסטרומה, החלל המימי מחוץ לדו-שכבה ליפידית של תיקלואידים. עם שני התהליכים העובדים יחד, צמחים מייצרים מזון לעצמם, הודות למפעלים הביוכימיים הנמצאים בכלורופלסט.