A、线粒体是有氧呼吸的主要场所，叶绿体是光合作用的场所，可以将光能转变成化学能储存在有机物中，因此线粒体和叶绿体是与能量转换有关的细胞器，A正确；
B、有氧呼吸的第二阶段在线粒体基质中进行，第三阶段在线粒体内膜上进行，故在线粒体的内膜上、基质中有与呼吸作用有关的酶，B正确；
C、线粒体和叶绿体都具有双层膜结构，且均含DNA和RNA，在遗传上都具有相对独立性，C正确；
D、光合作用光反应在类囊体膜上进行，暗反应在基质中进行，故在叶绿体的内膜上、基质中有与光合作用有关的酶，D错误．
故选：D．
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