Mitokondria adalah pembangkit tenaga sel sel eukariotik. Fungsi utama mitokondria adalah produksi adenosin trifosfat (ATP) melalui proses yang dikenal sebagai fosforilasi oksidatif. ATP adalah nukleotida yang menyimpan energi dalam bentuk ikatan kimia. Energi berasal dari nutrisi sel, sebagian besar dari glukosa dan asam lemak, dan dilepaskan kapan pun dibutuhkan oleh fungsi sel yang membutuhkan energi. Fungsi seluler yang membutuhkan energi ini adalah transpor membran, sintesis senyawa untuk mendorong reaksi metabolisme, dan kerja mekanis.
Struktur ini adalah organel sitoplasma terikat membran ganda yang ditemukan di sebagian besar sel eukariotik. Mereka fleksibel dan berbentuk batang, dan diameternya berkisar 0.5-1.0 mikrometer. Sistem membran mitokondria terdiri dari membran luar mitokondria yang halus dan membran mitokondria bagian dalam yang terlipat, dipisahkan oleh ruang sempit yang disebut ruang antar membran. Ruang matriks, atau ruang interkristal, adalah ruang besar yang tertutup oleh membran dalam. Masing-masing komponen ini memainkan peran penting dalam fungsi seluler dan berkontribusi pada fungsi utama mitokondria.
Membran luar mitokondria memiliki sejumlah besar porin, yang merupakan saluran protein transmembran yang memungkinkan difusi bebas molekul besar dan kecil. Hal ini dapat memungkinkan molekul yang sebesar 10 kilodalton dan sekecil 6,000 dalton. Membran ini relatif permeabel terhadap ion dan molekul kecil, sehingga isi ruang antarmembran menyerupai sitosol.
Namun demikian, fungsi utama mitokondria ditemukan di membran mitokondria bagian dalam dan ruang matriks. Membran mitokondria bagian dalam dilipat menjadi krista, yang menyediakan area permukaan yang lebih besar untuk sintesis ATP. Membran ini memiliki sejumlah besar kardiolipin, yang merupakan fosfolipid yang membuat yang terakhir hampir kedap terhadap proton, elektron, dan ion. ATP sintase dan rantai pernapasan, keduanya kompleks protein, juga ditemukan di membran ini. Sintase ATP bertanggung jawab untuk generasi ATP, sedangkan rantai pernapasan mempertahankan gradien proton yang menyediakan energi untuk fosforilasi oksidatif.
Ruang matriks diisi dengan cairan padat yang sebagian besar terdiri dari enzim yang bertanggung jawab untuk degradasi asam lemak dan piruvat menjadi zat antara metabolik asetil koenzim A, dan oksidasi selanjutnya zat antara ini dalam siklus Krebs atau asam trikarboksilat. Piruvat merupakan produk awal metabolisme glukosa yang terjadi di sitosol, yang kemudian diangkut ke dalam mitokondria. Ruang matriks juga mengandung sistem genetik mitokondria, asam deoksiribonukleat sirkular mitokondria (cDNA) untai ganda dan enzim yang diperlukan untuk ekspresi genom mitokondria. Meskipun memiliki sistem genetik sendiri, protein yang dikodekan gen yang diperlukan untuk pembentukan dan fungsi mitokondria menjadi normal terletak di genom inti sel.