緑藻
陸上植物のようにグラナ (円盤状のチラコイドが多数重なったものであり、複数のグラナがチラコイドで連結される) をもつものは少ない (シャジクモ類など)。葉緑体中にはしばしばピレノイドが存在する。ピレノイドは主にルビスコ (光合成において二酸化炭素を固定する酵素) からなり、効率的な二酸化炭素固定に働いていると考えられている。またクラミドモナス (緑藻綱) では、ピレノイドの高次構造を形成するタンパク質 (EPYC1) も報告されている。ピレノイドはふつうデンプン鞘で覆われおり、基質に膜状のチラコイドが貫通するものや管状のチラコイドが陥入するもの、細胞質基質を伴う葉緑体膜が陥入するもの、陥入構造を欠くものなどの多様性がある (右図6)。貯蔵多糖はデンプン (アミロースとアミロペクチン) であり、色素体中に貯蔵される (右図6)。色素体DNAはふつう色素体中に散在しているが、イワヅタ属 (アオサ藻綱) などではピレノイド中に局在する。光合成能を欠く緑藻は、白色体の形で色素体をもつ。アオサ藻綱ハネモ目の一部は、葉緑体と共にアミロプラスト (デンプンを多く貯蔵した非光合成性の色素体) をもつ。
光合成色素組成は基本的には陸上植物と同様であるが、それに加えて別の色素をもつものもいる。