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De acordo com a teoria endossimbiótica – atualmente o modelo evolutivo mais aceito para explicar a presença das mitocôndrias e dos cloroplastos como organelas subcelulares em células eucarióticas –, estas surgiram a partir de organismos procariontes ancestrais simbiontes que foram incorporados por uma célula eucariótica primitiva, estabelecendo uma relação de simbiose estável e funcional. Entre as evidências moleculares e estruturais que robustamente sustentam essa teoria, destaca-se a
capacidade de sintetizar ATP por meio da fosforilação oxidativa associada à cadeia transportadora de elétrons.
presença de parede celular residual, morfologicamente análoga à observada em bactérias gram-negativas.
composição química da dupla membrana, resultante da internalização do procarionte ancestral pela célula eucariótica hospedeira.
presença de genoma próprio, constituído por DNA circular e ribossomos 70S, que possibilitam a síntese proteica e a replicação semiautônoma.
presença de sistemas enzimáticos especializados no metabolismo aeróbio para promover a oxidação completa da glicose.