Najveći dio ljudskog genoma nalazi se u DNA molekulama smještenima u kromosomima u jezgri. Međutim, postoje geni izvan jezgre, smješteni u citoplazmi, koji kodiraju za mnoge proteine i za život značajne životne procese. Takvi geni nazivaju se citoplazmatski geni. Najznačajniji takvi geni čovjeka nalaze se u staničnim mitohondrijima, dok se oni u biljaka nalaze u mitohondrijima i kloroplastima. Mitohondriji su glavni proizvođači stanične energije i njihova DNA se uglavnom nasljeđuje od majke, putem majčinskog nasljeđivanja, koje je različito od Mendelovog nasljeđivanja. Razne bolesti mogu nastati mutacijom mitohondrijskog genoma, primjerice Kearus-sayne sindrom i LHON (Leberova nasljedna optička neuropatija). U novije vrijeme, znanstvenici su razvili brojne tehnike kako spriječiti nasljeđivanje takvih mutiranih mitohondrijskih gena, među kojima su najpoznatije plazmatski prijenos, međujezgreni prijenos, prijenos metafaznih kromosoma i germinalne vezikule. Isto kao i mitohondriji, kloroplasti se u biljaka nasljeđuju od jednog roditelja. Postoje još neki oblici citoplazmatskog nasljeđivanja kao što je majčinski učinak, koji predstavlja učinak majčinkog genotipa na fenotip potomka, i također je protivan Mendelovim pravilima nasljeđivanja.