As mitocôndrias têm tanto uma membrana externa como uma interna porque, durante o processo evolutivo, células eucarióticas primitivas teriam englobado bactérias de vida livre (aeróbias) que escaparam da digestão. Assim, essas bactérias evoluíram em simbiose com a célula maior. Durante esse processo de englobamento, a membrana plasmática da célula eucariótica teria englobado a bactéria e se desprendido, formando a membrana externa da mitocôndria. A membrana interna preserva algumas características morfológicas e químicas, comuns com a membrana plasmática das bactérias; dessa forma, ela corresponderia à membrana da própria bactéria. Essa teoria evolutiva é denominada "endossimbionte"
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