Phân bố trong cây

Không phải toàn bộ tế bào thực vật đa bào đều chứa lục lạp. Chỉ có những phần màu xanh của một cái cây mới là khu vực phân bố bào quan lục lạp, đó là những nơi mà sắc tố diệp lục của lục lạp bao phủ, có khả năng quang hợp.[13] Các tế bào thực vật chứa lục lạp thường là các tế bào nhu mô (mô mềm–parenchyma tissue), mặc dù lục lạp cũng có mặt trong giao mô (mô dày–collenchyma tissue).[120] Những tế bào nhu mô chứa lục lạp còn gọi là tế bào lục mô (mô thịt lá, mô diệp nhục–chlorenchyma tissue). Một tế bào lục mô điển hình của thực vật đất liền chứa khoảng 10-100 lục lạp.

Trong một số loại cây như xương rồng, lục lạp tìm thấy trong thân[121] thay vì tập trung tại lá. Mỗi milimet vuông mô lá có thể chứa đến nửa triệu lục lạp.[13] Trong lá, lục lạp chủ yếu có mặt trong các lớp diệp nhục và tế bào bảo vệ khí khổng. Tế bào mô giậu (lục mô hàng rào) có khả năng chứa đến 30–70 lục lạp trên mỗi tế bào, trong khi các tế bào bảo vệ khí khổng lại chỉ có 8–15 lục lạp trên mỗi tế bào, và cũng chứa ít diệp lục hơn. Lục lạp cũng có thể tìm thấy trong các tế bào bao bó mạch; đặc biệt ở thực vật C4, những tế bào này chính là nơi thực hiện chu trình Calvin. Trong các lớp biểu bì lá, lục lạp hiếm khi xuất hiện.[122]

Phân bố trong tế bào

Sự vận động của lục lạp

Lục lạp tế bào thực vật và tảo có khả năng tự định hướng phân bố phù hợp tùy theo điều kiện chiếu sáng. Trong tình trạng ánh sáng yếu, chúng tập trung thành những mảng song song mặt đáy nhằm tối đa hóa diện tích bề mặt hấp thụ. Còn trong điều kiện ánh sáng mãnh liệt, chúng tìm kiếm những vị trí trú ẩn bằng cách sắp xếp dọc theo các cạnh lồi của thành tế bào hoặc chuyển sang những phía có thể đảm bảo lợi thế chiếu sáng. Việc này giúp lục lạp giảm thiểu sự phơi sáng và phòng ngừa tình trạng tổn hại quang oxy hóa (photooxidative damage).[123] Khả năng phân bố lục lạp bằng cách trú ẩn hay trải thành những mảng có thể là lý do mà thực vật đất liền tiến hóa hơn trong việc có nhiều lục lạp nhỏ thay vì chỉ vỏn vẹn vài cái lớn.[124] Sự vận động của lục lạp được cho là một trong những hệ kích thích-đáp ứng chặt chẽ nhất thực vật.[125] Người ta cũng từng quan sát thấy ty thể theo đuôi lục lạp khi lục lạp di chuyển.[126]

Ở thực vật bậc cao, sự vận động của lục lạp điều hành bởi các phototropin, loại protein thụ quang ánh sánh xanh dương, đồng thời cũng là protein chịu trách nhiệm cho tính hướng sáng (quang hướng động) ở thực vật. Trong một số loài tảo, rêu, dương xỉ và thực vật có hoa, sự vận động của lục lạp còn chịu ảnh hưởng của ánh sáng đỏ bên cạnh ánh sáng xanh dương,[123] trong đó những ánh sáng đỏ xa với bước sóng siêu dài lại ức chế chuyển động thay vì tăng cường. Ánh sáng xanh dương đa phần khiến lục lạp tránh xa tìm nơi trú ẩn, trong khi ánh sáng đỏ lại hấp dẫn chúng, điều này giúp tối ưu hóa hiệu quả hấp thụ ánh sáng.[126]

Những nghiên cứu về Vallisneria gigantea, một loài thủy sinh có hoa thuộc chi Tóc tiên nước (Vallisneria), đã chỉ ra rằng lục lạp có thể di chuyển chỉ sau năm phút tiếp xúc với ánh sáng, mặc dù chúng không thực sự định hướng phân bố ngay từ đầu. Có khả năng những lục lạp này đã bám vào hệ vi sợi để di chuyển, và thực tế cho thấy mạng lưới vi sợi cũng tự thay đổi hình dạng thành một cấu trúc tổ ong xung quanh lục lạp khi lục lạp chuyển động, điều này gợi ý những vi sợi có thể đã neo giữ lục lạp đến những vị trí phù hợp.[125][126]