Blaasvormige cellulaire structuur, waarvan er vele aanwezig zijn in Cyanobacteria en in chloroplasten; de plaats waar de lichtreacties van de oxygene fotosynthese plaatsvinden
Bacteriën die anoxygene fotosynthese uitvoeren hebben één fotosysteem dat gelokaliseerd is in de celmembraan. Maar bij Cyanobacteria, die twee fotosystemen hebben en oxygene fotosynthese uitvoeren, zijn de fotosystemen geconcentreerd in gespecialiseerde intracellulaire blaasjes genaamd thylakoïden. De elektrochemische gradiënt die door het elektronentransport van de fotosystemen wordt gegenereerd staat over de thylakoïdemembraan. Ook de ATP-synthases zitten in deze membraan.
Bij Cyanobacteria zijn de thylakoïden op verschillende manieren in de cel georganiseerd. De voorouder had waarschijnlijk zijn fotosystemen in de celmembraan en geen thylakoïden, zoals nu nog zien is bij de primitieve cyanobacterie Gloeobacter. Bij andere soorten liggen de thylakoïden in concentrische lamellen aan de binnenkant van de celmembraan en bij nog weer andere soorten zijn ze radiaal, in bundels of in clusters georganiseerd. De manier waarop de thylakoïden in de cel gerangschikt zijn is een belangrijk diagnostisch kenmerk voor de soortidentificatie van cyanobacteriën.
Algen en planten hebben via endosymbiose een intracellulaire cyanobacterie gekregen die tot chloroplast is geëvolueerd. De chloroplast van roodwieren heeft nog de losse thylakoïde-organisatie van de cyanobacteriën, maar in de chloroplast van planten hebben de thylakoïden een platte vorm en liggen in stapels op elkaar; zo’n stapel noemt men een granum (meervoud grana). Op sommige plekken zijn de grana met elkaar verbonden via kanalen (lamellen) zodat de binnenkant (het lumen) feitelijk één geheel vormt.
Fotosysteem II is geconcentreerd in de grana, waar de thylakoïdemembranen dicht op elkaar liggen. Fotosysteem I, dat verder uit de membraan steekt, zit vooral aan zijkant van de grana en in de verbindende lamellen.
