葉綠體和線粒體這兩種細胞器比較特殊，它們具有雙層膜，以分裂的方式進行增殖（其他細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及基因表達系統(tǒng)，能像細菌等原核生物一樣，表達產(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)，遠遠不能支撐自身的分裂增殖及其他基本功能。例如，酵母細胞線粒體中的主要酶復合物包含75個亞基，其中僅9個亞基由線粒體DNA編碼產(chǎn)生。那么，細胞器所需的大量其他蛋白質(zhì)從哪里來？只能從細胞的核基因表達系統(tǒng)獲取。核基因編碼產(chǎn)生細胞器所需的蛋白質(zhì)，在細胞質(zhì)中合成后定向轉運進入細胞器發(fā)揮其功能。例如，細胞器DNA復制所需的DNA聚合酶、解旋酶等均由核基因編碼，因此細胞器的增殖主要受細胞核控制。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，細胞核作為整個細胞生命活動中心的地位不會被“撼動”。對于受精卵來說，受精卵的細胞質(zhì)主要來自卵細胞，線粒體等細胞器主要源自母本。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。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。

當環(huán)境條件發(fā)生變化時，細胞核能感知相應的信號，通過調(diào)整生命活動以適應環(huán)境變化和代謝需求。例如，在能量代謝需求旺盛時，細胞可以促進線粒體增殖以滿足能量需求；在光照條件發(fā)生變化時，細胞可以促進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。