Chloroplastes et mitochondries travaillent ensemble dans les plantes pour contrôler les facteurs environnementaux et créer du matériel génétique. Ils travaillent indépendamment pour générer de l'énergie utilisable pour l'activité biologique, les chloroplastes effectuant la photosynthèse et les mitochondries exécutant les trois dernières phases de la respiration.
La photosynthèse capte l'énergie de la lumière du soleil sur l'eau et le dioxyde de carbone pour synthétiser des glucides et libérer de l'oxygène, en utilisant des molécules telles que l'ATP pour transporter l'énergie chimique dans les étapes intermédiaires. La respiration cellulaire utilise l'énergie chimique des glucides en présence d'oxygène pour créer de l'ATP, libérant du dioxyde de carbone et de l'eau.
La photosynthèse et la respiration cellulaire impliquent des entrées et des produits inverses, mais n'interagissent pas directement. Les mitochondries et les chloroplastes n'échangent pas d'ATP, de glucides et de dioxyde de carbone. Les interactions ont plus en commun avec un système d'entreposage qu'un inventaire à la demande. La photosynthèse corticulaire récupère le dioxyde de carbone de la respiration cellulaire lorsqu'il s'échappe par les tiges et l'écorce des plantes ligneuses.
La photosynthèse crée des signaux selon qu'une molécule est réduite ou oxydée. Ces signaux redox agissent sur des réseaux de récepteurs qui déclenchent ou inhibent la photosynthèse. L'inhibition est nécessaire car la photosynthèse peut générer des niveaux dangereux d'oxygène. Les signaux redox affectent les systèmes de récepteurs dans d'autres parties de la cellule, y compris celles des mitochondries. De cette façon, les chloroplastes affectent les processus au sein des mitochondries.
Les chloroplastes et les mitochondries présentent une relation plus directe lors de la création des pyrimidines, les éléments constitutifs de l'ADN. Les conversions un à trois se produisent dans le chloroplaste, la conversion quatre dans la mitochondrie et la conversion cinq dans le chloroplaste. Les plantes utilisent cette séparation des tâches, mais d'autres eucaryotes effectuent la synthèse de pyrimidine sans chloroplastes.
