Mitochondria: Het binnenmembraan van een mitochondrion is uitgebreid in vergelijking met de chloroplast. Het is bedekt met cristae gecreëerd door meerdere vouwen van het membraan om het oppervlak te maximaliseren.

De mitochondrion gebruikt het enorme oppervlak van het binnenmembraan om vele chemische reacties uit te voeren. De chemische reacties omvatten het filteren van bepaalde moleculen en het vastmaken van andere moleculen om eiwitten te transporteren. De transporteiwitten zullen geselecteerde moleculetypes in de matrix dragen, waar zuurstof wordt gecombineerd met voedselmoleculen om energie te creëren.

Chloroplasten: de binnenstructuur van chloroplasten is complexer dan die van mitochondria.

Binnen het binnenmembraan, het chloroplast-organel, bestaat uit stapels thylakoïde zakken. De stapels zakken zijn met elkaar verbonden door stromale lamellen. De stromale lamellen houden de thylakoïde stapels op vaste afstanden van elkaar.

Chlorofyl bedekt elke stapel. Het chlorofyl zet zonlichtfotonen, water en koolstofdioxide om in suiker en zuurstof. Dit chemische proces wordt fotosynthese genoemd.

Fotosynthese initieert de vorming van adenosinetrifosfaat in het stroma van de chloroplast. Stroma is een semi-vloeibare stof die de ruimte rond de thylakoïde stapels en stromale lamellen vult.
3. Mitochondria hebben ademhalingsenzymen

De matrix van mitochondria bevat een keten van ademhalingsenzymen. Deze enzymen zijn uniek voor de mitochondriën. Ze zetten pyruvinezuur en andere kleine organische moleculen om in ATP. Verminderde mitochondriale ademhaling kan samenvallen met hartfalen bij ouderen.
Overeenkomsten tussen chloroplasten en mitochondriën
1. Brandstoffen de cel

Mitochondria en chloroplasten zetten beide energie van buiten de cel om in een vorm die bruikbaar is door de cel.
2. DNA is cirkelvormig van vorm

Een andere overeenkomst is dat zowel mitochondria als chloroplasten een bepaalde hoeveelheid DNA bevatten (hoewel het meeste DNA in de kern van de cel wordt gevonden). Belangrijk is dat het DNA in mitochondriën en chloroplasten niet hetzelfde is als het DNA in de kern, en het DNA in de mitochondriën en chloroplasten is cirkelvormig, wat ook de vorm is van DNA in prokaryoten (eencellige organismen zonder kern) . Het DNA in de kern van een eukaryoot is opgerold in de vorm van chromosomen.
Endosymbiose

De vergelijkbare DNA-structuur in mitochondria en chloroplasten wordt verklaard door de theorie van endosymbiose, die oorspronkelijk werd voorgesteld door Lynn Margulis in haar werk uit 1970 "The Origin of Eukaryotic Cells."

Volgens Margulis 'theorie kwam de eukaryotische cel voort uit het samengaan van symbiotische prokaryoten. In wezen zijn een grote cel en een kleinere, gespecialiseerde cel samengevoegd en evolueerden uiteindelijk in één cel, waarbij de kleinere cellen werden beschermd in de grotere cellen, wat het voordeel van verhoogde energie voor beide opleverde. Die kleinere cellen zijn de mitochondriën en chloroplasten van vandaag.

Deze theorie verklaart waarom de mitochondriën en chloroplasten nog steeds hun eigen onafhankelijke DNA hebben: het zijn overblijfselen van wat vroeger individuele organismen waren.