Mitokondri ökaryotik hücrelerin hücre gücüdür. Mitokondrinin ana işlevi, oksidatif fosforilasyon olarak bilinen bir işlemle adenozin trifosfatın (ATP) üretilmesidir. ATP, enerjiyi kimyasal bağlar şeklinde depolayan bir nükleotittir. Enerji, hücre besinlerinden, çoğunlukla glikoz ve yağ asitlerinden elde edilir ve hücrelerin enerji gerektiren işlevleri tarafından ihtiyaç duyulduğunda serbest bırakılır. Bu enerji gerektiren hücresel fonksiyonlar, zar taşınımı, metabolik reaksiyonları yürütmek için bileşiklerin sentezi ve mekanik çalışmadır.
Bu yapılar çoğu ökaryotik hücrede bulunan çift zara bağlı sitoplazmik organellerdir. Esnek ve çubuk şeklindedirler ve çapları 0.5 ila 1.0 mikrometre arasındadır. Bir mitokondrinin membran sistemi, pürüzsüz bir dış mitokondriyal membran ve intermembran alanı adı verilen dar bir boşlukla ayrılmış, katlanmış bir iç mitokondriyal zardan oluşur. Matris alanı ya da interkristal boşluk, iç zarın içine aldığı büyük alandır. Bu bileşenlerin her biri hücresel fonksiyonda önemli roller oynar ve mitokondrinin ana fonksiyonuna katkıda bulunur.
Dış mitokondriyal zar, büyük ve küçük moleküllerin serbest difüzyonuna izin veren transmembran protein kanalları olan çok sayıda porine sahiptir. 10 kilodalton kadar büyük ve 6.000 dalton kadar küçük moleküllere izin verebilir. Bu membran iyonlara ve küçük moleküllere nispeten geçirgendir, bu nedenle intermembran boşluğunun içeriği sitozole benzer.
Bununla birlikte, mitokondrinin ana işlevi iç mitokondri zarında ve matris uzayında bulunur. İç mitokondriyal zar, ATP'nin sentezi için daha geniş bir yüzey alanı sağlayan cristae katlanır. Bu membran, ikincisini protonlara, elektronlara ve iyonlara neredeyse geçirimsiz kılan fosfolipitler olan çok sayıda kardiyolipine sahiptir. ATP sentaz ve solunum zincirleri, her iki protein kompleksi de bu membranda bulunur. ATP sentaz ATP oluşumundan sorumluyken, solunum zincirleri oksidatif fosforilasyon için enerji sağlayan proton gradyanını korur.
Matris alanı, çoğunlukla yağ asitlerinin ve piruvatın metabolik ara asetil koenzim A'ya parçalanmasından sorumlu enzimlerden oluşan yoğun bir sıvı ile doldurulur ve daha sonra Krebs veya trikarboksilik asit döngüsünde bu ara maddenin oksidasyonu. Piruvat, sitozolde meydana gelen ve daha sonra mitokondriye taşınan glikoz metabolizmasının ilk ürünüdür. Matris alanı ayrıca mitokondriyal genetik sistemi, çift sarmallı mitokondriyal dairesel deoksiribonükleik asidi (cDNA) ve mitokondriyal genom ekspresyonu için gerekli enzimleri içerir. Kendi genetik sistemine sahip olmasına rağmen, mitokondri oluşumunun ve fonksiyonunun normal olması için gerekli olan gen kodlu proteinler, hücre çekirdeğinin genomunda bulunur.
