Przykłady prawdopodobnie wtórnej endosymbiozy wzbogacającej gospodarza w fotosyntetyczne możliwości występują u niektórych roślinopodobnych protistów (Stramenopile, Cercozoa), gdzie chloroplast otaczają 4 błony, i (Euglenozoa, Dinoflagellata), gdzie są 3 błony. Dla wytłumaczenia tej odmienności przyjmuje się, że w tych przypadkach cała eukariotyczna komórka, dysponująca możliwością fotosyntezy (np. komórka organizmu spokrewnionego z dzisiejszymi krasnorostami lub zielenicami), została endosybiotycznie przejęta przez organizm gospodarza. Przemawiają za tym podobieństwa molekularne, istnienie w niektórych takich chloroplastach szczątkowych eukariotycznych jąder komórkowych (nukleomorfów) i in.
Genom chloroplastowy i synteza białek
W chloroplaście występuje około 200-300 cząsteczek DNA. Są to identyczne kopie tworzące grupy po 5-20 cząsteczek najczęściej połączonych z wewnętrzną błony osłonki lub błoną tylakoidów. Genom chloroplastowy składa się z około 120-160 tysięcy par zasad i zawiera geny części białek chloroplastowych, pełny zestaw tRNA oraz geny rRNA wchodzącego w skład chloroplastowych rybosomów 70S. Białka kodowane w genomie chloroplastowym to tylko niewielka część białek obecnych w chloroplastach. Ilość białek zakodowanym w chloroplastowym DNA oszacowano na 120.