叶绿体大约含2000-2500 种蛋白，叶绿体基因组编码的不足100 种，因此大量的蛋白质也是由核基因编码，在细胞质中合成，然后定向转运到叶绿体。

叶绿体蛋白的转运机理与线粒体的相似。如：通常前体蛋白N端具有信号序列，完成转运后被信号肽酶切除，和线粒体一样发生后转译；每一种膜上有特定的转位因子；内外膜具有接触点（contact site）；需要能量，同样利用ATP和质子动力势。但是两者的蛋白质转运体系中除了某些hsp分子相同外，转位因子复合体是不同的。叶绿体外膜的转位因子被称为TOC复合体，内膜的转位因子被称为TIC复合体。

叶绿体有6个区隔：①外膜、②膜间隙、③内膜、④基质、⑤类囊体膜、⑥类囊体腔。因此叶绿体的蛋白转运途径更复杂一些。

叶绿体前体蛋白的N端信号序列长度为20－150 个氨基酸残基，同一植物不同前体蛋白的N端序列不具有同源性，分为3 个部分：N 端缺乏带正电荷的氨基酸，以及甘氨酸和脯氨酸；C 端形成两性β折叠；中间富含羟基化的氨基酸，如丝氨酸和苏氨酸。

转运到叶基质的前体蛋白具有典型的N端序列。转运到叶绿体内膜和类囊体的前体蛋白含有两个N端信号序列，*个被切除后，暴露出第二个信号序列，将蛋白导向内膜或类囊体膜（图7-30）。转运到叶绿体外膜上的蛋白分两类：一类含内部信号序列；另一类蛋白的N 端序列被切除后，其后的停止转移序列使蛋白质定位在外膜。