Os cloroplastos e as mitocôndrias trabalham juntos nas plantas para controlar os fatores ambientais e criar material genético. Eles trabalham de forma independente para gerar energia utilizável para a atividade biológica, com os cloroplastos realizando a fotossíntese e as mitocôndrias executando as três últimas fases da célula respiração.
A fotossíntese captura energia da luz solar na água e dióxido de carbono para sintetizar carboidratos e liberar oxigênio, usando moléculas como ATP para transportar energia química em etapas intermediárias. A respiração celular usa energia química de carboidratos na presença de oxigênio para criar ATP, liberando dióxido de carbono e água.
A fotossíntese e a respiração celular envolvem entradas e produtos reversos, mas não interagem diretamente. Mitocôndrias e cloroplastos não trocam ATP, carboidratos e dióxido de carbono. As interações têm mais em comum com um sistema de armazenamento do que com um estoque sob demanda. A fotossíntese corticular recupera o dióxido de carbono da respiração celular à medida que escapa pelos caules e pela casca das plantas lenhosas.
A fotossíntese cria sinais com base no fato de uma molécula ser reduzida ou oxidada. Esses sinais redox atuam em redes de receptores que ativam ou inibem a fotossíntese. A inibição é necessária porque a fotossíntese pode gerar níveis perigosos de oxigênio. Os sinais redox afetam os sistemas receptores em outras partes da célula, incluindo aqueles nas mitocôndrias. Desta forma, os cloroplastos afetam os processos dentro das mitocôndrias.
Os cloroplastos e as mitocôndrias apresentam uma relação mais direta durante a criação das pirimidinas, os blocos de construção do DNA. As conversões de um a três ocorrem no cloroplasto, a conversão quatro na mitocôndria e a conversão cinco de volta no cloroplasto. As plantas usam essa separação de funções, mas outros eucariotos realizam a síntese de pirimidina sem cloroplastos.
