I cloroplasti e i mitocondri lavorano insieme nelle piante per controllare i fattori ambientali e creare materiale genetico. Lavorano indipendentemente per generare energia utilizzabile per attività biologica, con cloroplasti che eseguono la fotosintesi e mitocondri che eseguono le ultime tre fasi del cellulare respirazione.
La fotosintesi cattura l'energia dalla luce solare sull'acqua e il biossido di carbonio per sintetizzare i carboidrati e rilasciare ossigeno, utilizzando molecole come l'ATP per trasportare l'energia chimica in fasi intermedie. La respirazione cellulare utilizza l'energia chimica dei carboidrati in presenza di ossigeno per creare ATP, rilasciando anidride carbonica e acqua.
La fotosintesi e la respirazione cellulare coinvolgono input e prodotti inversi, ma non interagiscono direttamente. I mitocondri e i cloroplasti non si scambiano ATP, carboidrati e anidride carbonica. Le interazioni hanno più in comune con un sistema di magazzino che con un inventario su richiesta. La fotosintesi corticulare recupera il biossido di carbonio dalla respirazione cellulare mentre sfugge attraverso i gambi e la corteccia delle piante legnose.
La fotosintesi crea segnali basati sul fatto che una molecola sia ridotta o ossidata. Questi segnali redox agiscono su reti di recettori che innescano o inibiscono la fotosintesi. L'inibizione è necessaria perché la fotosintesi può generare livelli pericolosi di ossigeno. I segnali redox influenzano i sistemi dei recettori in altre parti della cellula, inclusi quelli nei mitocondri. In questo modo, i cloroplasti influenzano i processi all'interno dei mitocondri.
I cloroplasti e i mitocondri mostrano una relazione più diretta durante la creazione di pirimidine, i mattoni del DNA. Le conversioni da uno a tre avvengono nel cloroplasto, la conversione quattro nel mitocondrio e la conversione cinque nel cloroplasto. Le piante usano questa separazione dei compiti, ma altri eucarioti eseguono la sintesi di pirimidina senza cloroplasti.
