Tylakoid - stabilizowany przez Mg2H' - jest ważny dla skuteczności fotosyntezy, zezwalając na wystąpienie fazy przejścia. Prawdopodobnie największe ilości Mg2+ są pobierane przez chloroplasty podczas indukowanego światłem rozwoju z proplastydu do chloroplastu czy też tioplastu do chloroplastu. Wówczas synteza chlorofilu i biogencza stosu błon tylakoid u absolutnie wymaga dwuwartosciowych kationów. Zagadnienie, czy Mg2+ jest zdolny przechodzić do i poza chloroplasty po fazie początkowego rozwoju, było przedmiotem wielu sprzecznych doniesień. Deshaies i wsp. (1984) odkryli, że Mg2+ przemieszczał się z i do chloroplastów, wyizolowanych z młodych roślin grochu, lecz Gupta i Bcrkowitz (1989), używając chloroplastów starego szpinaku, nie byli w stanie powtórzyć tych wyników. Deshaies i in. oświadczyli w swoim referacie, że chloroplasty starego grochu wykazywały mniej znaczące zmiany w zawartości Mg2+, niż te używane do stworzenia ich konkluzji. Być może względny odsetek niedojrzałych chloroplastów obecnych w preparatach mógłby wyjaśnić te obserwacje.
Stan metaboliczny chloroplastów zmienia się w zależności od pory dnia. Podczas dnia chloroplast aktywnie zbiera energię świetlną i przekształca ją w energię chemiczną. Pod wpływem światła dochodzi do zmian w składzie chemicznym stromy, co wywołuje aktywację wciągniętych w to procesów metabolicznych. Jony H+ usuwane są ze stromy (zarówno do cytoplazmy, jak i lumenu), prowadząc do alkalicznego pH. W procesie elektroneutralizacji jony Mg21 (wraz z jonami K+) są usuwane z lumenu do stromy, by zrównoważyć przepływ jonów H+. Ostatecznie, grupy tiolowe enzymów są redukowane w wyniku zmian stanu redox składników stromy. Przykładem enzymów, aktywowanych w odpowiedzi na te zmiany są: 1,6-bifosfataza fruktozy, bifos-fataza sediheptulozy i karboksylaza rybulozo--1,5-bifosforanowa. Jeśli enzymy te zostaną pobudzone podczas ciemności, mógłby wystąpić nieekonomiczny obieg produktów i substratów

Można wyróżnić dwie klasy enzymów, które w stromie chloroplastu wchodzą podczas fazy świetlnej w reakcje z Mg-+. Po pierwsze, enzymy w procesie glikolitycznym najczęściej oddziałują z dwoma atomami magnezu. Pierwszy atom jest allostcrycznym modulatorem aktywności enzymów, podczas gdy drugi tworzy aktywną część cząsteczki enzymu i bezpośrednio bierze udział w reakcji katalitycznej. Do drugiej klasy enzymów należą te, w których Mg2' tworzy kompleksy z nukleotydami di- i trifosforanów (ADP i ATP), a chemiczne zmiany pociągają za sobą transfer fosforylowy. Mg2+ mogą również odgrywać rolę w utrzymaniu struktury tych enzymów (np. enolaza).
Początkowo zakładano, że chlorofil jest pojedynczym składnikiem, lecz w 1864 roku Stokes wykazał metodą spektroskopii, że chlorofil jest mieszaniną. W 1912 roku Willstatter i wsp. przedstawili, że chlorofil jest mieszaniną dwóch składników, rozpuszczalnych w tłuszczach: chlorofilu a i chlorofilu b.
Obecnie wiadomo, że istnieje kilka typów chlorofilu, z najważniejszym chlorofilem a. Według danych z literatury tworzy on kompleksy chloro -filowo-białkowe, określane jako CP1, CP47 i CP43- Jest to cząsteczka, która umożliwia proces fotosyntezy poprzez transport pobudzonych elektronów na cząsteczki, które wytworzą cukry. Wszystkie rośliny, algi i sinice, w których zachodzi proces fotosyntezy, zawierają chlorofil a. Chlorofil ten jest obecny we wszystkich foto syntetyzujących organizmach eukariotycznych, a ze względu na jego główną rolę w centrum reakcji, jest niezbędny w procesie fotosyntezy. Drugim rodzajem chlorofilu jest chlorofil b, który pojawia się tylko w „zielonych algach" i w roślinach. Te dwa typy chlorofilu tylko nieznacznie różnią się w składzie bocznego łańcucha (w „a" jest to - CH3, w „b" jest to - CHO). Obie formy chlorofilu są bardzo skutecznymi fotoreceptorami, ponieważ zawierają sieć występujących na przemian wiązań pojedynczych i podwójnych. Te dwa rodzaje chlorofilu uzupełniają się wzajemnie w pochłanianiu światła słonecznego. Rośliny mogą uzyskać całkowite zapotrzebowanie na energię z zakresu pasma niebieskiego i czerwonego. Jednak, nadal istnieje ogromne pasmo widma, pomiędzy 500-600 nm, w zakresie którego jest pochłaniane bardzo mało światła. Jest to światło w zakresie widma zielonego, a ponieważ jest ono odbijane, jest to przyczyna, dlaczego rośliny wydają się zielone. Chlorofil tak silnie pochłania światło, że może maskować inne, mniej intensywne barwy. Większość z tych bardziej delikatnych kolorów (z cząsteczek takich jak karoten czy kwercetyna) jest widocznych dopiero jesienią, gdy w liściach rozkładana jest cząsteczka chlorofilu - wtedy zielony kolor blaknic, niejako odsłaniając pomarańczowe i czerwone ka-rotenoidy. Trzecia powszechna postać chlorofilu zwana chlorofilem „c", występuje tylko u członków fotosyntetyzujacej Chromisty (Chromista), jak również Dinoflagellates.
Głównym procesem z udziałem chlorofilu jest fotosynteza, ważny biochemiczny proces, podczas którego rośliny, algi, protistans oraz niektóre bakterie przekształcają energię słoneczną w energię chemiczną, używaną do przeprowadzenia reakcji syntezy, takich jak wytwarzanie cukrów czy wiązanie azotu do aminokwasów. Ostatecznie, prawie wszystkie żyjące organizmy zależą od energii wytwarzanej w procesie fotosyntezy, sprawiając, że jest on niezbędny do zachowania życia na ziemi. Jest również odpowiedzialny za wytwarzanie tlenu, stanowiącego znaczną część atmosfery ziemskiej.
Największy wkład w poznanie mechanizmów fotosyntezy mają następujący naukowcy: najsłynniejszy angielski chemik Joseph Priestley; francuski chemik Antonie Lavoisier; holenderski fizyk Jan Ingenhousz; dwaj chemicy pracujący w Genewie - Jean Senebier, szwajcarski pastor i Theodore de Saussure; niemiecki chirurg, Julius Robert Mayer, który rozpoznał, że rośliny przekształcają energię słoneczną w chemiczną.