احتفظت جينومات الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء الحالية ببعض خصائص بدائيات النوى أسلافها واكتسبت أيضاً سمات جديدة أثناء تطورها داخل الخلايا حقيقية النواة. مثل جينومات بدائية النواة، لا ترتبط جينومات الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء ببروتينات شبيهة بالهيستون ولا تظهر عبوات معقدة في هياكل شبيهة بالكروموسوم، كما لوحظ في حقيقيات النوى. على عكس انقسامات الخلايا الانقسامية التي لوحظت في الخلايا حقيقية النواة، تخضع الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء للانشطار الثنائي وتفصل الحمض النووي بشكل متساوٍ في العضيات الوليدة كما لوحظ في بدائيات النوى. علاوة على ذلك، الريبوسومات في كل من الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء حساسة للمضادات الحيوية المضادة للبكتيريا.

تحتوي جينومات بدائية النواة على ملايين الأزواج القاعدية وآلاف الجينات؛ جينومات الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء، باستثناء عدد قليل من النباتات،  ؛ أصغر بكثير مع وجود عدد من الأزواج الأساسية بالآلاف مع بضع مئات من الجينات. حدث هذا الاختلاف في حجم الجينوم لأنه، أثناء التطور، تم تصدير أجزاء كبيرة من جينومات الميتوكوندريا البدائية والبلاستيدات الخضراء إلى النواة. جعلها هذا التصدير للجينات معتمدين على الجينوم النووي لتزويدها ببعض البروتينات اللازمة لتكوينها الحيوي.

أدت المسارات التطورية المختلفة التي اتخذتها الحيوانات والنباتات إلى اختلافات كبيرة بين جينومات الميتوكوندريا الحيوانية والميتوكوندريا النباتية والبلاستيدات الخضراء. جينومات الميتوكوندريا الحيوانية أصغر من جينومات الميتوكوندريا النباتية والبلاستيدات الخضراء. أيضاً، على غرار معظم جينومات بدائية النواة، لا تحمل جينومات الميتوكوندريا الحيوانية أي إنترونات. ومع ذلك، توجد الإنترونات في جينومات كل من الميتوكوندريا النباتية والبلاستيدات الخضراء. بالمقارنة مع جينومات الميتوكوندريا، تظهر جينومات البلاستيدات الخضراء تباينًا أقل في الحجم والهيكل وتحتوي أيضاً على المزيد من الجينات.  ؛ على سبيل المثال، عدد الجينات الموجودة في جينوم البلاستيدات الخضراء لـ Arabidopsis thaliana هو تقريبًا ضعف الجينات الموجودة في جينوم الميتوكوندريا الخاص بها . علاوة على ذلك، فإن جينومات البلاستيدات الخضراء تشبه إلى حد كبير نظيراتها بدائية النواة من جينوم الميتوكوندريا لأنها متشابهة في تسلسلها التنظيمي وترتيب العديد من مجموعات الجينات.