Dans les cellules végétales, les chloroplastes effectuent la photosynthèse, un processus qui convertit l'énergie lumineuse du soleil en énergie chimique sous forme de glucose. Les plantes peuvent ensuite utiliser cette énergie chimique stockée pour effectuer des activités faisant partie intégrante de la vie, comme la croissance et la reproduction.
Les chloroplastes se trouvent principalement dans les cellules qui composent les feuilles d'une plante, des organes spécialisés pour capter la lumière. Le processus de photosynthèse effectué dans les chloroplastes utilise de l'eau, de la lumière et du dioxyde de carbone, et il dégage du glucose et de l'oxygène. La photosynthèse est divisée en réactions claires et sombres. Les réactions lumineuses utilisent de l'eau et de la lumière pour synthétiser l'ATP et le NADPH ; les réactions sombres utilisent l'énergie stockée dans cet ATP avec le dioxyde de carbone et le NADPH pour produire du glucose, de l'ADP et du NADP+. L'ADP et le NADP+ sont recyclés pour être utilisés dans les réactions lumineuses, et le processus se répète continuellement.
Les chloroplastes, malgré la nature intégrale de leur fonction, ne sont probablement pas liés aux cellules végétales dans lesquelles ils résident. Les chloroplastes, comme les mitochondries, ont leur propre ADN et se divisent indépendamment du cycle cellulaire végétal. De plus, une cellule est incapable de reconstituer ses chloroplastes lorsqu'ils sont retirés. Des preuves comme celle-ci ont conduit les scientifiques à développer une théorie endosymbiotique. La théorie endosymbiotique postule que les chloroplastes et autres organites clés sont originaires séparément de leurs cellules hôtes, et à un moment donné de l'histoire, un organisme unicellulaire a englouti un chloroplaste, formant une relation symbiotique durable qui persiste omniprésente aujourd'hui.
