Thylakoid membranları, bitkileri fotosentez yapabilmeleri için klorofil ve ışığı tutan diğer pigmentleri içerir. Thylakoids, bir bitkinin kloroplastlarının içindeki yığınlar halinde düzenlenir ve her bir yığın diğerlerine bir tübül sistemi ile bağlanır.
Thylakoid membrandaki klorofil, kırmızı ve mavi ışık spektrumunu emerek, gözün, emilmeyen yeşil ışığı görmesini sağlar. Emilen ışık, ışık reaksiyonu olarak bilinen bir işlemde kimyasal enerjiye dönüştürülür. Enerji güneşten thylakoid membran tarafından toplandıktan sonra, bitki bu enerjiyi karanlık reaksiyon olarak bilinen bir işlem için kullanmaya devam eder. Koyu renkli reaksiyon sırasında, karbon dioksit, stroma olarak bilinen kloroplastın başka bir bölümünde şekere dönüştürülür.
Bitkilerde fotosentez sırasında üretilen şeker, hücresel solunum süreci için gereklidir. Hücresel solunum, fotosentez sırasında üretilen şekeri, hücrelerin günlük aktivitelerini yapabilmeleri için gereken enerjiye dönüştürür. Hem bitkilerin hem de hayvanların hücresel solunum yapması gerekir. Bitkiler ihtiyaç duydukları enerjiyi yaptıkları şekerden alabilseler de, hayvanlar kloroplastlara sahip değildir ve kendi şekerlerini yapamazlar. Hücresel solunum için ihtiyaç duydukları şekeri, yemek yiyen bitkilerden veya diğer hayvanlardan almaları gerekir.
