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真核生物の細胞内に存在する細胞小器官。酸素を使って有機物からATP（アデノシン三リン酸）を生産し、細胞活動のエネルギーを担う。独自のDNAとリボソームを持ち、約20億年前にα-プロテオバクテリアが祖先細胞に取り込まれた「細胞内共生」によって生まれたとされる。
植物・藻類・一部の細菌が行う、光エネルギーを用いた有機物合成プロセス。葉緑体のチラコイドで光エネルギーをATPに変換し、ストロマで二酸化炭素を固定する。地球大気の酸素の大部分はこのプロセスによって生成された。現代エネルギー研究が「人工光合成」として模倣しようとしている自然の精巧な機構である。