Οι χλωροπλάστες είναι οργανίδια που βρίσκονται αποκλειστικά στα φυτικά κύτταρα και σε κάποια φύκη, και αποτελούν τα εργοστάσια παραγωγής τροφής του φυτού. Ο κύριος και πιο σημαντικός τους ρόλος είναι η διεξαγωγή της φωτοσύνθεσης, μιας διαδικασίας κατά την οποία το φυτό μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε χημική ενέργεια με τη μορφή γλυκόζης.
Δομικά, οι χλωροπλάστες περιβάλλονται από μια διπλή μεμβράνη και περιέχουν ένα εσωτερικό υγρό, το στρώμα (stroma). Μέσα στο στρώμα βρίσκονται στοίβες από πεπλατυσμένους σάκους που ονομάζονται θυλακοειδή (thylakoids), οι οποίες σχηματίζουν τα grana. Στις μεμβράνες των θυλακοειδών βρίσκεται η χλωροφύλλη, η πράσινη χρωστική που απορροφά το φως.
Η φωτοσύνθεση χωρίζεται σε δύο κύριες φάσεις:
1. **Φωτοεξαρτώμενη φάση:** Πραγματοποιείται στις μεμβράνες των θυλακοειδών. Η χλωροφύλλη απορροφά την ηλιακή ενέργεια, η οποία χρησιμοποιείται για τη διάσπαση του νερού (φωτόλυση) και την παραγωγή οξυγόνου (ως υποπροϊόν), ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη) και NADPH (αναχθέν νικοτιναμιδο-αδενινο-δινουκλεοτίδιο φωσφορικό).
2. **Φάση ανεξάρτητη από το φως (κύκλος του Calvin):** Πραγματοποιείται στο στρώμα του χλωροπλάστη. Το ATP και το NADPH που παράχθηκαν στην πρώτη φάση χρησιμοποιούνται για τη δέσμευση του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) από την ατμόσφαιρα και τη σύνθεση γλυκόζης (ένα απλό σάκχαρο).
Η γλυκόζη είναι η κύρια πηγή ενέργειας για το φυτό και αποτελεί τη βάση για τη σύνθεση άλλων οργανικών μορίων, όπως άμυλο, κυτταρίνη και πρωτεΐνες, τα οποία είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη και τη λειτουργία του. Επομένως, οι χλωροπλάστες δεν είναι απλώς υπεύθυνοι για την επιβίωση του φυτού, αλλά και για την παραγωγή οξυγόνου και οργανικής ύλης που είναι ζωτικής σημασίας για σχεδόν όλη τη ζωή στη Γη.