Większość DNA znajduje się w jądrze komórki. Jednak niektóre organelle w cytoplazmie komórki – takie jak chloroplasty i mitochondria – również mają swoje własne DNA. Te organelle replikują swoje DNA niezależnie od jądrowego DNA komórki, w której się znajdują. Dziedziczenie niejądrowe opisuje dziedziczenie genów ze struktur innych niż jądro.

Mitochondria są obecne zarówno w komórkach roślinnych, jak i zwierzęcych. Są uważane za “elektrownie” komórek eukariotycznych, ponieważ rozkładają glukozę do wytworzenia energii, która napędza aktywność komórkową. Mitochondrialne DNA składa się z około 37 genów, a wiele z nich przyczynia się do tego procesu, zwanego fosforylacją oksydacyjną.

Chloroplasty znajdują się w roślinach i algach i są miejscami fotosyntezy. Fotosynteza pozwala tym organizmom wytwarzać glukozę ze światła słonecznego. DNA chloroplastów składa się z około 100 genów, z których wiele bierze udział w fotosyntezie.

W przeciwieństwie do chromosomalnego DNA w jądrze, chloroplasty i mitochondrialne DNA nie są zgodne z założeniem Mendla, że połowa materiału genetycznego organizmu pochodzi od każdego z rodziców. Dzieje się tak, ponieważ plemniki na ogół nie dostarczają mitochondrialnego lub chloroplastowego DNA do zygot podczas zapłodnienia.

Podczas gdy plemnik wnosi do zygoty przede wszystkim jeden haploidalny zestaw chromosomów jądrowych, komórka jajowa oprócz chromosomów jądrowych wnosi swoje organelle. Zygoty (i chloroplasty w komórkach roślinnych) zazwyczaj otrzymują mitochondria i chloroplasty wyłącznie z komórki jajowej; Nazywa się to dziedziczeniem matczynym. Dziedziczenie matczyne jest rodzajem dziedziczenia nienuklearnego lub pozajądrowego.

Dlaczego mitochondria i chloroplasty mają własne DNA? Dominującym wyjaśnieniem jest teoria endosymbiozy. Teoria endosymbiozy mówi, że mitochondria i chloroplasty były kiedyś niezależnymi prokariotami. W pewnym momencie połączyły się z komórkami eukariotycznymi gospodarza i weszły w symbiotyczny związek – taki, który przynosi korzyści obu stronom.