La figure ci-contre est une illustration schématique de la structure d'une cellule végétale. Elle diffère de celle d'une cellule animale par la présence d'une paroi autour de la membrane plasmique, d'une grande vacuole en plein coeur du cytoplasme et d'organites cellulaires de couleur verte, les chloroplastes.

La deuxième figure comprend quant à elle deux coupes d'un chloroplaste : une coupe schématique et une coupe de microscopie électronique. Dans les feuilles, les chloroplastes occupent environ 8% du volume cellulaire total. Ils ont une forme ovoïde et un volume moyen de quelques micromètres cube. Le nombre de chloroplastes par cellule varie de 1 à plus de 100 chez les végétaux supérieurs.

Comme nous pouvons le voir sur la figure, chaque chloroplaste est délimité par une double membrane (l'enveloppe) et renferme un réseau de membranes formées de lipides, de protéines et de pigments : les membranes thylakoïdiennes ou thylakoïdes. Les thylakoïdes s'organisent en vésicules aplaties qui s'empilent pour constituer un granum. Le compartiment interne des thylakoïdes est appelé lumen. Les différents grana sont reliés entre eux par les lamelles intergranaires. L'espace limité par l'enveloppe et dans lequel baignent les thylakoïdes est le stroma. Chacune de ces parties du chloroplaste joue un rôle précis dans la photosynthèse :

• le stroma contient l'ensemble des éléments nécessaires à la biochimie du chloroplaste,
• l'enveloppe contrôle l'échange de matière, d'information et d'énergie entre le chloroplaste et son milieu, le cytoplasme de la cellule,
• les thylakoïdes sont le lieu de capture de la lumière solaire (une propriété qu'ils doivent à leur richesse en pigments de couleur verte : les chlorophylles) et de production d'oxygène