Además de los cloroplastos hay otros plástidos como los cromoplastos que dan color a los pétalos y frutos; los leucoplastos son plástidos incoloros; los proteinoplastos (cuerpos de proteína), los amiloplastos (almidón) y los oleosomas o elaioplastos, que pueden contener aceites esenciales.
Los cloroplastos son los plástidos más comunes y los de mayor importancia biológica. Por el proceso de fotosíntesis producen el oxígeno y la mayor parte de energía química que es utilizada por los organismos vivientes. Respecto del hombre puede decirse que cada molécula de O2 usada en la respiración y que cada átomo de carbono presente en su cuerpo pasó, alguna vez, por un cloroplasto. Poseen un diámetro de 4 a 6 nm, son de forma discoidal, y hay aproximadamente de 20 a 40 por célula. Son tres los componentes principales del cloroplasto: envoltura, estroma y tilacoide.
La envoltura tiene dos membranas: el estroma es un gel fluido que contiene el 50% de las proteínas en su mayoría solubles, posee ribosomas y ADN; los tilacoides son vesículas aplanadas que se superponen en los grana los cuales son pequeños granos de 0.3 a 1.7 nm incluidos en el estroma o matriz en el cual forman una especie de retículo. Los tilacoides contienen el otro 50% de las proteínas y todos los componentes esenciales de la fotosíntesis.
La fotosíntesis es el proceso por el cual la clorofila atrapa los quanta de luz (es decir, fotones o excitones) y los transforma en energía química. En cierto modo, la fotosíntesis constituye el proceso inverso a la fosforilación oxidativa de las mitocondrias.
La reacción global de la fotosíntesis es:
De esta manera, usando el H2O como dador de hidrógeno y el CO2 de la atmósfera, se sintetizan carbohidratos y se libera O2. La fotosíntesis comprende una reacción fotoquímica (reacción de Hill), que ocurre en presencia de la luz, y una reacción en la oscuridad o termoquímica (Ciclo de Calvin). En la primera se libera O2 cuando los cloroplastos son expuestos a la luz; en la segunda se fija CO2 y se forman carbohidratos.
En las plantas superiores se encuentran dos tipos de clorofila: a y b.
Los cloroplastos, lo mismo que las mitocondrias, poseen su propio ADN, ARN, ribosomas y otros componentes que intervienen en la síntesis de proteína y producen cierta cantidad de éstas. Sin embargo, muchas más proteínas provienen del citosol por acción de los genes nucleares. De tal manera que estos organelos son semiautónomos y su funcionamiento depende de la cooperación entre dos sistemas genéticos (es decir, uno propio y otro que corresponde al resto de la célula).
