mtDNA在有絲分裂和減數分裂期間都要經過複製分離(replicative segregation),即細胞分裂時,突變型和野生型mtDNA發生分離,隨機地分配到子細胞中,使子細胞擁有不同比例的突變型mtDNA分子。這種隨機分配導致mtDNA異質性變化的過程稱為複製分離。
人類受精卵(或卵細胞)中含有約1000個mtDNA,在受精卵卵裂及早期卵原細胞快速有絲分裂過程中,mtDNA並不複製,而只是隨機分布到子代細胞中,使體細胞中的mtDNA數目減少到1000個,甚至更少。這樣,經過早期胚胎細胞分裂,在女性子代原始性腺細胞中只存在受精卵中的少數mtDNA拷貝。如果某些生殖細胞碰巧攜帶一種突變的mtDNA,那么由其產生的成熟卵細胞中,這種突變mtDNA就會占有相當的比例,受精後的個體就會攜帶有較高比例的突變mtDNA,這稱為抽樣-擴增效應。