Las mitocondrias deben duplicarse durante el ciclo celular y segregarse en las células hijas.
En cada etapa de la duplicación de la replicación del ADN mitocondrial, la segregación del ADN para duplicar las mitocondrias, la segregación de los orgánulos a las células hijas, el proceso parece ser estocástico y se rige por una distribución aleatoria de cada copia. La teoría de la distribución en este caso es análoga a la de los plásmidos bacterianos multicopia, con la misma conclusión de que se requieren> 10 copias para asegurar que cada hija gane al menos una copia. Cuando hay mtDNAs con variaciones alélicas, la distribución estocástica puede generar células que tienen solo uno de los alelos.
La replicación de mtDNA puede ser estocástica porque no hay control sobre qué copias particulares se replican, de modo que en cualquier ciclo algunas moléculas de ADN mitocondrial se pueden replicar más veces que otras. El número total de copias del genoma puede controlarse titulando la masa de forma similar a las bacterias.
Una mitocondria se divide al desarrollar un anillo alrededor del organelo que se contrae para pellizcarlo en dos mitades. El mecanismo es similar en principio al involucrado en la división bacteriana. El aparato que se usa en las mitocondrias de las células vegetales es similar a las bacterias y utiliza un homólogo de la proteína bacteriana FtsZ. El aparato molecular es diferente en las mitocondrias de las células animales, y utiliza la proteína dinamina que está involucrada en la formación de vesículas membranosas. Un orgánulo individual puede tener más de una copia de su genoma.
