葉綠體和線粒體這兩種細(xì)胞器比較特殊，它們具有雙層膜，以分裂的方式進(jìn)行增殖（其他細(xì)胞器為單層膜或無膜）。葉綠體和線粒體都含有遺傳物質(zhì)DNA及基因表達(dá)系統(tǒng)，能像細(xì)菌等原核生物一樣，表達(dá)產(chǎn)生一些RNA和蛋白質(zhì)。

但是，葉綠體和線粒體自主產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能支撐自身的分裂增殖及其他基本功能。例如，酵母細(xì)胞線粒體中的主要酶復(fù)合物包含75個(gè)亞基，其中僅9個(gè)亞基由線粒體DNA編碼產(chǎn)生。那么，細(xì)胞器所需的大量其他蛋白質(zhì)從哪里來？只能從細(xì)胞的核基因表達(dá)系統(tǒng)獲取。核基因編碼產(chǎn)生細(xì)胞器所需的蛋白質(zhì)，在細(xì)胞質(zhì)中合成后定向轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞器發(fā)揮其功能。例如，細(xì)胞器DNA復(fù)制所需的DNA聚合酶、解旋酶等均由核基因編碼，因此細(xì)胞器的增殖主要受細(xì)胞核控制。線粒體和葉綠體具有一定的自主性，其生命活動仍受核基因控制，細(xì)胞核作為整個(gè)細(xì)胞生命活動中心的地位不會被“撼動”。對于受精卵來說，受精卵的細(xì)胞質(zhì)主要來自卵細(xì)胞，線粒體等細(xì)胞器主要源自母本。而生物體的核基因，是由來自父母雙親的核基因組成的，來源于父親、母親的核基因?qū)€粒體功能的影響相當(dāng)。對于線粒體DNA來說，不考慮突變和變異的情況下，子女的線粒體DNA跟母親完全一樣。

當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)，細(xì)胞核能感知相應(yīng)的信號，通過調(diào)整生命活動以適應(yīng)環(huán)境變化和代謝需求。例如，在能量代謝需求旺盛時(shí)，細(xì)胞可以促進(jìn)線粒體增殖以滿足能量需求；在光照條件發(fā)生變化時(shí)，細(xì)胞可以促進(jìn)葉綠體合成以滿足光合作用需求。葉綠體并非從無到有，它是由細(xì)胞中的原質(zhì)體在光照條件下分化產(chǎn)生而來。若植物在黑暗條件下生長，原質(zhì)體不能分化產(chǎn)生葉綠體，幼苗則呈黃色。