Lục lạp và ti thể làm việc cùng nhau trong thực vật để kiểm soát các yếu tố môi trường và tạo ra vật chất di truyền. Chúng hoạt động độc lập để tạo ra năng lượng có thể sử dụng cho hoạt động sinh học, trong đó lục lạp thực hiện quang hợp và ti thể thực hiện ba giai đoạn cuối của tế bào hô hấp.
Quang hợp thu năng lượng từ ánh sáng mặt trời trên nước và carbon dioxide để tổng hợp carbohydrate và giải phóng oxy, sử dụng các phân tử như ATP để vận chuyển năng lượng hóa học trong các bước trung gian. Hô hấp tế bào sử dụng năng lượng hóa học từ carbohydrate khi có oxy để tạo ATP, giải phóng carbon dioxide và nước.
Quang hợp và hô hấp tế bào liên quan đến các đầu vào và sản phẩm ngược lại, nhưng không tương tác trực tiếp. Ti thể và lục lạp không trao đổi ATP, carbohydrate và carbon dioxide. Các tương tác có nhiều điểm chung với hệ thống kho bãi hơn là hàng tồn kho theo yêu cầu. Quá trình quang hợp ở giác mạc lấy đi carbon dioxide từ quá trình hô hấp của tế bào khi nó thoát ra ngoài qua thân và vỏ cây thân gỗ.
Quang hợp tạo ra các tín hiệu dựa trên việc một phân tử bị khử hay bị oxy hóa. Các tín hiệu oxy hóa khử này hoạt động trên mạng lưới các thụ thể kích hoạt hoặc ức chế quá trình quang hợp. Sự ức chế là cần thiết vì quá trình quang hợp có thể tạo ra mức ôxy nguy hiểm. Các tín hiệu oxy hóa khử ảnh hưởng đến hệ thống thụ thể ở các bộ phận khác của tế bào, bao gồm cả các thụ thể trong ti thể. Bằng cách này, lục lạp ảnh hưởng đến các quá trình bên trong ti thể.
Lục lạp và ti thể thể hiện mối quan hệ trực tiếp hơn trong quá trình tạo ra pyrimidine, các khối cấu tạo của DNA. Chuyển đổi từ một đến ba xảy ra trong lục lạp, chuyển đổi bốn trong ti thể và chuyển đổi năm trở lại trong lục lạp. Thực vật sử dụng sự phân tách nhiệm vụ này, nhưng các sinh vật nhân thực khác thực hiện quá trình tổng hợp pyrimidine mà không cần lục lạp.
