叶绿体是由外膜、内膜和类囊体膜等3种不同类型的膜将其内部分隔成3个不同的区室: 膜间隙、叶绿体基质和类囊体腔。因此，叶绿体是一种特别的膜结合细胞器。

叶绿体的外膜和内膜合称为被膜。每层膜的厚度为6～8nm，内外两膜间有10～20nm宽的间隙, 称为膜间隙。叶绿体的内膜并不向内折成嵴，但在某些植物中，内膜可皱折形成相互连接的泡状或管状结构，称为周质网。这种结构的形成可增加内膜的表面积。

1．外膜

叶绿体外膜上也有孔蛋白的存在，不过与线粒体外膜中的孔蛋白稍有不同，叶绿体孔蛋白的通道孔径要大一些，最大可允许相对分子质量在10000～13000道尔顿的分子通过。由于胞质溶胶中的大多数分子都能通过孔蛋白，所以叶绿体膜间隙的环境与细胞质中的环境相差无几。

2．膜间隙

叶绿体膜间隙将叶绿体的内外膜分开，间隔约为2～10nm。由于外膜的通透性大，所以膜间隙的成分几乎同胞质溶胶的一样。尚不了解在膜间隙中有哪些蛋白的存在。

3．内膜

叶绿体内膜含有较多的膜整合蛋白，因此内膜的蛋白与脂的比值比外膜高。

（1）参与脂的合成

内膜上的蛋白质大多是与糖脂、磷脂合成有关的酶类。研究结果表明叶绿体的被膜不仅是叶绿体脂合成的场所，也是整个植物细胞的脂合成的主要场所。这一点与动物细胞有很大的不同，在动物细胞中，脂类的合成主要是在光面内质网上进行的。

（2）通透性

叶绿体内膜的通透性较差，是叶绿体的界膜。除了叶绿体功能必需的三种分子，即氧、水和二氧化碳能自由通过内膜外，其他都不能自由通过。

（3）转运蛋白与磷酸交换载体

在叶绿体内膜上有很多运输蛋白，称为转运蛋白。

叶绿体中转运蛋白的一个重要运输机制是通过交换进行的，叶绿体内膜中的转运蛋白-磷酸交换载体能够通过交换将细胞质膜中的无机Pi转运到叶绿体基质，并将叶绿体基质中形成的3PGAL释放到细胞质。

叶绿体内膜中Pi-3PGAL转运蛋白

（4）二羧酸转运载体

这种运输蛋白的主要功能是参与各种穿梭活动。叶绿体基质和细胞质间NADP的电子传递就是靠这种穿梭作用进行的，主要是将叶绿体基质中的苹果酸和细胞质中的延胡索酸进行交换，将叶绿体膜两侧的反应结合起来就形成了NADP的氧化和还原的反应对。

 

叶绿体内膜中苹果酸/延胡索酸穿梭转运蛋白

苹果酸/延胡索酸穿梭转运蛋白是典型的二羧酸交换载体。通过穿梭交换含有两个羧基的不同有机酸,并且是一对一的交换。交换的结果是将叶绿体基质中的高能电子转运到细胞质膜中。

叶绿体内膜中还有其他一些转运载体和穿梭转运载体。