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在高等植物中葉綠體象雙凸或平凸透鏡，長徑5~10um，短徑2~4um，厚2~3um。高等植物的葉肉細胞一般含50～200個葉綠體，可占細胞質的40%，葉綠體的數目因物種細胞類型，生態環境，生理狀態而有所不同。在藻類中葉綠體形狀多樣，有網狀、帶狀、裂片狀和星形等等，而且體積巨大，可達100um。葉綠體由葉綠體外被（chloroplast envelope）、類囊體（thylakoid）和基質（stroma）3部分組成，葉綠體含有3種不同的膜：外膜、內膜、類囊體膜和3種彼此分開的腔：膜間隙、基質和類囊體腔。
透射電鏡在植物葉綠體研究中應用廣泛；葉綠體是綠色植物葉肉細胞中進行光合作用的細胞器，在透射電鏡下觀察高等植物的葉綠體，可以看一般呈扁平的橢球形或圓形，可以看到葉綠體的外面有雙層膜，使葉綠體內部與外界隔開，葉綠體的內部含有幾個到幾十個基粒。基粒與基粒之間充滿著基質，葉綠體的每一個基質都是由一個個囊狀的結構堆疊而成的，在囊狀結構的薄膜上，有進行光合作用的色素，這些色素可以吸收、傳遞和轉化光能。
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