A növényi sejt legnagyobb, – fénymikroszkópban is jól megfigyelhető – sejtszerve, melynek zöld színét fő pigmentje a klorofill adja.
Markáns szerkezeti és funkcionális egység a fotoszintézis anyagcsere folyamatainak színtere. Sejtenkénti száma alakja, mérete nagyon változatos, különösen az algákban lenyűgöző a kloroplasztiszok formagazdagsága.
- Fonalas zöld alga/ Spirogyra sp/ szalag alakú kloroplasztiszokkal
A fejlettebb zárvatermők fotoszintetizáló sejtjeiben számuk általában 50 és 500 között változik, alakjuk lencséhez hasonlítható, méretük 4-6 mikron.. Proplasztiszokból fejlődnek etioplasztiszon keresztül fény hatására, de gyarapodhatnak közvetlenül osztódással is.
A teljesen kifejlett kloroplasztisz a többi plasztiszhoz hasonlóan számos funkciójában autonóm: saját prokarióta cirkuláris DNS-sel rendelkezik, önálló bakteriális fehérjeszintézisre képes, önállóan osztódhat. Ugyanakkor számos fontos működését tekintve elengedhetetlenül rászorul a gazdasejtre is. A fél önállóság a szemi autonomia a plasztiszok mellett a mitokondriumokra is jellemző. A kloroplasztisz szerkezetének kialakításához és normális működéséhez a sejtmag és a plasztisz saját génjeinek összehangolt működése szükséges.
Ezek a kooperatív kölcsönhatások és a sejttől eltérő prokarióta sajátosságok támogatják a kloroplasztiszok és a mitokondriumok endoszimbionta eredetét.
Elektronmikroszkópban vizsgálva kloroplasztiszt egy kettős membrán határolja, amely egy szintelen alapállományt/sztróma/ és abba ágyazott membránrendszert/tilakoidok/ zár magába. A membránrendszer szorosan tapadó pénztekercs szerűen rendezett rétegei a granumok. Itt vannak rögzítve a fotoszintézis fényreakcióinak elemei: a fényabszorpció színanyagai, a fotoszintetikus elektrontranszport lánc tagjai, a vízbontás molekularendszere és az ATP szintézis protoncsatorna enzimrendszere.
- A sztóma zárósejtek mindíg tartalmaznak kloroplasztiszokat
A sztróma legalább ötven különböző enzimet tartalmaz. Az oldható fehérjék között a széndioxid megkötését katalizáló összetett enzim a RUDP karboxiláz-oxigenáz/ Rubisco/ fordul elő a legnagyobb mennyiségben. A zöld növények összes oldható fehérjéinek mintegy 50%-át alkotja és így joggal mondható, hogy A Földön a legnagyobb mennyiségben előforduló fehérje. A sztróma állományban a nap folyamán növekvő mennyiségben halmozódó primer/asszimilációs keményítőszemcséket egy egyszerű jódreakcióval is kimutathatjuk. Ez a keményítő az éjszaka folyamán kisebb egységekre lebomlik/ un tranzitorikus keményítő/, elszállítódik a háncs elemekben és felépíti a szekunder/raktározott keményítőt az amiloplasztiszokban.
Az un C4-es növények leveleiben a szállítónyalábokat(levélereket) nem a szilárdító szövet vastagfalú szklerenchina sejtjei övezik. A nyalábhüvely ezeknél a leveleknél a levél többi fotoszintetizáló sejtjétől eltérő nagyméretű sejtek koszorú szerű gyűrűje, melyek kloroplasztiszokat tartalmaznak, tehát fotoszintetizálnak.. A levélben ezért kétféle fotoszintetizáló sejttípus található, melyek kloroplasztiszai is különböznek egymástól.
A nyalábokat körbefogó nagyobb nyalábhüvely sejtekben – az un Kranz sejtekben – a kloroplasztiszok alig tartalmaznak gránumokat, míg a mezofillum sejtek kloroplasztiszaiban gazdag belső membránrendszert (tilakoidok) figyelhetünk meg elektronmikroszkópban. Ezek az un gránumos kloroplasztiszok, míg a nyalábhüvely sejtek kloroplasztiszai tilakoid membránokban szegény un nem gránumos kloroplasztiszok..
- A C4 szindróna – Nyalábokat övező nyalábhüvely sejtek/ un Kranz sejtek/
A két kloroplasztisz típusban a fotoszintézis fényreakciói hasonló alapmechanizmus szerint zajlanak,azzal a kivétellel,hogy a Kranz sejtekben nincs vízbontás. A biokémiai reakciók: a széndioxid fixálás és redukció gyökeresen eltérőek a két kloroplasztisz típusban.