Kloroplastlar, sadece bitki hücrelerinde bulunan ve hayvan hücrelerinde bulunmayan hücresel organellerdir. Kloroplastların içerisinde klorofil içeren tiyosoid membranlar vardır.
Kloroplastlarda organellerin iç yapılarını koruyan iki zar bulunur. Stroma ve thylakoid membran yığınları, iç zarın içinde bulunur. Klorofil molekülleri her thylakoid zarın içine oturur ve güneşten ışık alır. Kloroplastlar, yüksek konsantrasyonlarda klorofil içerdikleri için fotosentezin ışığa bağlı reaksiyonlarını katalize etmeye yardımcı olur. Işığa bağlı reaksiyonlar tamamlandığında ve güneş battıktan sonra, ışığa bağlı olmayan reaksiyonlar fotosentez işlemini başlatır ve bitirir.
