生物進行光合作用的細胞器。植物型細胞特有的結構。在顯微鏡下高等植物的葉綠體形狀一般為橢球形,大小約(1~3)微米×(5~7)微米×(2~3)微米,葉綠體中由於含有大量的葉綠素而呈現綠色。

  在電子顯微鏡下,葉綠體有雙層被膜與細胞質分開,分別稱之為外膜與內膜。外膜為一般離子擴散膜,小分子物質可以自由通過;內膜為半透性膜,對物質有選擇透過的作用。膜內為含有大量可溶性蛋白質和其其他代謝物質的基質,具有固定CO2的能力,光合作用產物淀粉的形成和儲藏在基質中進行。基質內懸有復雜的片層膜形成的片層系統,每個片層由自身閉合的雙層膜構成,為扁平的囊狀結構,稱類囊體,由兩個以上的類囊體垛疊在一起形成基粒,這些類囊體為基粒類囊體;各基粒之間再由基質類囊體(基質片層)相連。葉綠體的光合色素主要集中在基粒之中,光能轉換為化學能的主要過程在基粒類囊體膜上進行(見圖)。

   不同植物或同一植物不同部位的葉綠體中基粒類囊體垛疊的數目有差異,變化幅度為2~50個不等。基粒垛疊情況還因環境條件而變化,如植株在陰生或缺硫情況下其細胞內葉綠體基粒垛疊數明顯增多。有些四碳植物的維管束鞘細胞中葉綠體的基粒基本退化,隻留有基質片層,這種葉綠體稱為無基粒葉綠體

  葉綠體的基質中具有環狀雙鏈DNA,它在形狀、大小、密度上都不同於細胞核的DNA,可以編碼自身的部分蛋白質;葉綠體中還具有核糖體,雖然比細胞質中的核糖體小,但能合成自身的蛋白質。在葉綠體基質中還含有其他物質,如淀粉粒;脂質球或稱親鋨小體,它們常隨片層膜解體而堆積,被視為脂質庫。

葉綠體形態和結構,示基粒及其與基質片層的聯系

   葉綠體是由原質體分化發育而來,原質體具有雙層膜,內膜下陷成囊,形成原片層體。黑暗中生長的黃化苗,其質體的原片層體不能繼續分化發育形成正常的基粒。而在光下原片層則相連成具有基粒的成熟片層系統。葉綠體除由原質體分化發育形成外,也可以自主分裂繁殖,增加葉綠體的數目。  不同植物葉綠體的形狀、大小和數目不同,如單胞衣藻僅具一個大型葉綠體,大型海藻刺松藻可含數百以至數千個葉綠體。藻類細胞的葉綠體有呈螺旋帶狀如水綿、杯狀如衣藻等。關於葉綠體的起源有不同假說:內源假說認為是由細胞質凝集產生質體原,發育為原質體而成;內共生假說認為葉綠體是由原核生物在真核細胞中內共生的結果。