叶绿体是由双层膜围成的细胞器，两层膜之间的空隙平均约为20nm。叶绿体内部有基粒和基质。基粒悬浮在基质中，由许多叠置成摞的扁囊和管网构成。扁囊和管网称为类囊体。
类囊体膜与光合作用的关系：
类囊体膜中含有叶绿素，是绿色植物进行光合作用的基地。叶绿体中的类囊体结构，使膜片层的总面积大大超过了叶绿体的面积。类囊体膜上还含有与光合作用有关的酶以及蛋白质，其中主要可分为两类。一类为直径12nm的方形颗粒，系核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶（RuBP羧化酶）。RuBP羧化酶大部分存在于基质中。另一类颗粒呈五角形或六角形，直径约为10nm，系偶联因子Ⅰ（CF1）颗粒。CF1因子具有ATP酶活性，在光合磷酸化中可催化ADP磷酸化为ATP；但CF1因子对能量传递抑制剂寡霉素不敏感，其酶活性不为寡霉素所抑制。以上两种颗粒均由蛋白质组成，均系类囊体膜的外在蛋白。
类囊体膜中还嵌插有和光合作用有关的叶绿素--蛋白质复合物颗粒。其中大量的直径小于14nm的小颗粒具有光系统Ⅰ的活性；大于14nm的颗粒数量较少，具有光系统Ⅱ的活性。光系统Ⅰ分布在基粒类囊体和基质类囊体上，光系统Ⅱ主要分布在基粒类囊体上。类囊体膜中光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的分布在光合作用的电子传递和ATP、NADPH的产生方面起着重要作用。
叶绿体基质与光合作用的关系：
基质是一些没有一定结构的物质，其中含有大量的与 固定有关的RuBP羧化酶以及其他参与卡尔文循环的酶。基质中含有环状DNA，每个叶绿体中可含有几十个拷贝。基质中还含有核糖体。
由此可见，光合作用的光反应是在类囊体组成的基粒上完成的，暗反应则是在基质中完成的。
