叶绿体是绿色植物特有的细胞器，是进行光合作用的场所。叶绿体的化学成分主要是蛋白质、脂类、色素、RNA和少量的DNA。叶绿体中大部分蛋白质是以酶分子的形式出现的，还有一部分与RNA结合成核糖体颗粒。叶绿体的DNA在遗传上有相对的独立性，使一些叶绿体不受细胞核的控制而进行自我繁殖。
在光学显微镜下，叶绿体呈扁圆形或扁椭圆形，典型的叶绿体长5～10微米，宽2～4微米，厚1～2微米，其大小和形状可随光、暗及其活性而有一定的改变。
在电子显微镜下，叶绿体为双层膜，内膜在几处地方延伸而横过叶绿体呈片层结构。有的地方，几乎相同的片层结构叠成一叠如硬币的叠膜，把它叫做基粒，成熟的叶绿体一般含有40～60个基粒。基粒与基粒间的片层膜称为基粒间膜，基粒与基粒间膜沉浸在无色的水溶性基质中，基质中含有固定二氧化碳的各种酶类。基粒是光合作用中光反应的场所，暗反应则在基质中进行。
基粒膜中结合着叶绿素及类胡萝卜素。叶绿体中具有叶绿素酸酯结构的有机色素，是重要的光合色素，光能只有通过叶绿素才能启动光化学反应。叶绿素有叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c
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