Les chloroplastes sont certainement les organites les plus importants des cellules végétales et aussi de l'ensemble des êtres vivants puisqu'ils permettent la photosynthèse, source de toute la matière organique de la biosphère. La structure des chloroplastes des plantes supérieures est très homogène :

Figure 27 - Structure générale d'un chloroplaste d'orge en microscopie électronique. On distingue, à ce grossissement, une substance non structurée (stroma) dans laquelle des lamelles (thylacoïdes) forment un réseau. Certaines lamelles, simples, parcourent tout le chloroplaste alors que d'autres, plus courtes, sont groupées en piles (grana).

Figure 28 - Détail du système lamellaire d'un chloroplaste. On observe bien la continuité entre les thylacoïdes accolés d'un granum et les thylacoïdes intergranaires.

Cette structure complexe peut être résumée sur un schéma simple :

Figure 29 - Structure générale d'un chloroplaste. Les différents thylacoïdes d'un granum ont été représentés séparés comme ils apparaissent dans la plupart des micro-photographies. En fait, grâce à de fines communications, les thylacoïdes communiquent entre eux et constituent un espace unique.

Le chloroplaste est donc constitué de deux compartiments séparés par la membrane des thylacoïdes : l'espace interne (ou lumen) et le stroma.

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