Между гранами тилакоиды стромы сетевидно переплетены. Тилакоиды гран образуются из накладывающихся друг на друга выростов стромальных тилакоидов. При этом внутренние (интрацистернальные) пространства многих или всех тилакоидов остаются связанными между собой.
Тилакоидные мембраны имеют толщину 7-12 нм и очень богаты белком (содержание белка — около 50 %, всего свыше 40 различных белков).
В мембранах тилакоидов осуществляется та часть реакций фотосинтеза, с которой связано преобразование энергии, — так называемые световые реакции. В этих процессах участвуют две хлорофиллсодержащие фотосистемы I и II, связанные цепью транспорта электронов, и продуцирующая АТФ мембранная АТФаза.
Используя метод замораживания-скалывания, можно расщеплять мембраны тилакоидов на два слоя по границе, проходящей между двумя слоями липидов. В этом случае с помощью электронного микроскопа можно видеть четыре поверхности:
-
мембрану со стороны стромы;
-
мембрану со стороны внутреннего пространства тилакоида;
-
внутреннюю сторону липидного монослоя, прилегающего к строме;
-
внутреннюю сторону монослоя, прилегающего к внутреннему пространству.
Во всех четырех случаях видна плотная упаковка белковых частиц, которые в норме пронизывают мембрану насквозь, а при расслоении мембраны вырываются из того или другого липидного слоя.