半自主性是指自身含有遗传表达系统，但编码的遗传信息十分有限，其 RNA转录、蛋白质翻译、 自身构建和功能发挥等必须依赖核基因组编码的遗传信息。线粒体和叶绿体是半自主性细胞器的原因如下：
（1）线粒体和叶绿体的自主性体现在：①线粒体和叶绿体都含有DNA，线粒体DNA (mtDNA) 和叶绿体DNA (cpDNA) 都呈双链环状，分子结构与细菌DNA相似，均以半保留方式进行复制，都具有编码功能。②线粒体和叶绿体中含有RNA、核糖体、氨基酸活化酶等，说明这两种细胞器均具有自我繁殖所必须的基本组分，具有独立进行转录和翻译的功能。
（2）线粒体和叶绿体的非自主性体现在：已知线粒体基因组仅能编码约20种线粒体膜和基质蛋白质并在线粒体核糖体上合成；叶绿体仅有60 多种特有的蛋白质是在叶绿体内合成的。但参与组成线粒体和叶绿体的蛋白质各有上千种之多。所以，线粒体和叶绿体的绝大多数蛋白质是由核基因编码，在细胞质核糖体上合成，然后转移到线粒体或叶绿体内，与线粒体或叶绿体DNA编码的蛋白质协同作用。
因此，线粒体和叶绿体的生长和增殖是受核基因组及其自身的基因组两套遗传系统的控制，被称为半自主性细胞器。