Cloroplastele și mitocondriile lucrează împreună în plante pentru a controla factorii de mediu și a crea materiale genetice. Ei lucrează independent pentru a genera energie utilizabilă pentru activitatea biologică, cu cloroplaste care efectuează fotosinteza și mitocondriile care execută ultimele trei faze ale celulelor respiraţie.
Fotosinteza captează energia din lumina soarelui asupra apei și a dioxidului de carbon pentru a sintetiza carbohidrații și a elibera oxigenul, folosind molecule cum ar fi ATP pentru a transporta energia chimică în etapele intermediare. Respirația celulară utilizează energie chimică din carbohidrați în prezența oxigenului pentru a crea ATP, eliberând dioxidul de carbon și apă.
Fotosinteza și respirația celulară implică intrări inverse și produse, dar nu interacționează direct. Mitochondria și cloroplastele nu schimbă ATP, carbohidrații și dioxidul de carbon. Interacțiunile au mai multe în comun cu un sistem de depozitare decât un inventar la cerere. Fotosinteza corticulară salvează dioxidul de carbon din respirația celulară, deoarece scapă prin tulpinile și coaja de plante lemnoase.
Fotosinteza creează semnale pe baza faptului dacă o moleculă este redusă sau oxidată. Aceste semnale redox acționează asupra rețelelor de receptori care declanșează sau inhibă fotosinteza. Inhibarea este necesară deoarece fotosinteza poate genera niveluri periculoase de oxigen. Semnalele redox afectează sistemele receptorilor din alte părți ale celulei, inclusiv cele din mitocondrii. În acest fel, cloroplastele afectează procesele în cadrul mitocondriilor.
Cloroplastele și mitocondriile prezintă o relație mai directă în timpul creării de pirimidine, elementele de bază ale ADN-ului. Conversiile una până la trei apar în cloroplast, conversia patru în mitocondriu și conversia înapoi în cloroplast. Plantele folosesc această separare a taxelor, dar alți eucariote efectuează sinteza de pirimidină fără cloroplaste.
