I mitocondri e i cloroplasti sono organuli dotati di una doppia membrana: quella esterna è liscia mentre quella interna è ripiegata in modo complesso. Possiedono, inoltre, un proprio DNA e ribosomi, perciò sono in grado di produrre altri mitocondri o cloroplasti. La presenza di DNA fa pensare ad una antica simbiosi con Batteri.
Mitocondri
I mitocondri sono le centrali energetiche della cellula. Attraverso la demolizione del glucosio, in presenza di ossigeno, si ottiene la liberazione di energia chimica sotto forma di ATP e viene prodotta anidride carbonica e acqua: è il processo della respirazione cellulare.
Gli enzimi necessari alla respirazione (ATP-sintetasi) si trovano in strutture peduncolate attaccate alle creste mitocondriali, ripiegamenti della membrana interna. Il DNA e i ribosomi sono contenuti nella matrice, l'intercapedine tra le lamelle delle creste.
Cloroplasti
I cloroplasti, un tipo di plastidi (vedi più avanti), si trovano nelle cellule delle Piante e dei Protisti fotosintetici. Sono organuli la cui membrana interna è ripiegata in lamelle appiattite, i tilacoidi, collegati tra loro e impilati a formare i grana, immersi in una matrice semifluida, lo stroma. Essi contengono, oltre al DNA e i ribosomi, la clorofilla, il pigmento necessario per la fotosintesi clorofilliana insieme ai carotenoidi e xantofille. La fotosintesi clorofilliana, come vedremo in un'altra sezione, è il processo mediante il quale le piante producono zuccheri a partire da anidride carbonica e acqua, sfruttando l'energia solare e, come sottoprodotto, liberano ossigeno. Gli zuccheri sono poi immagazzinati sotto forma di amido primario.
