线粒体由~3000种蛋白质组成。然而，线粒体基因组仅具有13-14个蛋白质编码基因。其余99.6％的线粒体蛋白质由核基因组中的基因编码。（维基百科）叶绿体基因组仅略大（约100个基因）。
细胞核和线粒体之间（以及植物/藻类中的细胞核和叶绿体之间）的基因调节和信号发生在两个方向上。顺行调节是从细胞核到线粒体的信号传导，曾被认为是调节细胞器功能的唯一方法。我们现在也知道发生了逆行调节，其中线粒体向细胞核发送信号。
为了直接（但不彻底）回答您的问题，线粒体和细胞核都感知细胞的环境和需求，并相互发信号以调节ATP的产生。
