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Contienen sustancias como los pigmentos fotosintéticos (clorofila, carotenoides, xantófilas) y distintos lípidos, proteínas de la cadena de transporte de electrones fotosintética y enzimas, como la ATP-sintetasa
Los tilacoides son unos compartimentos del interior de los cloroplastos, y también presentes en las cianobacterias, dónde tiene lugar la fase lumínica de la fotosíntesis
Los tilacoides son estructuras membranosas con forma de disco o saco aplanado dentro del estroma, el espacio interior del cloroplasto. El espacio interior del tilacoide, que queda rodeado por la membrana, se conoce como lumen.
En las plantas superiores, los tilacoides se organizan en pilas de discos tilacoidales denominadas granas. En cada cloroplasto puede haber un número muy variable de granas, entre 10 y 100.
Las granas se conectan entre sí mediante los conocidos como tilacoides estromales, tilacoides intergranales o, más frecuentemente, lamelas:
