Untuk tujuan definisi, istilah membran mitokondria dapat berarti membran dalam atau membran luar sel mitokondria, tergantung pada konteks di mana istilah tersebut digunakan. Dengan demikian, membran yang terkait dengan mitokondria diidentifikasi sebagai membran mitokondria bagian dalam atau membran mitokondria bagian luar. Membran luar mitokondria halus dan mengelilingi seluruh organel. Sebagai perbandingan, membran mitokondria bagian dalam membentuk krista, jalur memutar yang menyerupai lipatan otak.
Untuk sepenuhnya memahami membran mitokondria, pertama-tama perlu memahami eukariota dan bagaimana struktur selulernya berhubungan dengan mitokondria. Organisme dengan kompleks, struktur seluler berbasis membran, termasuk tumbuhan, hewan, dan manusia, dikenal sebagai eukariota. Semua eukariota yang bergantung pada oksigen memiliki mitokondria. Mitokondria muncul di dalam setiap sel eukariota dan bertanggung jawab untuk memproduksi adenosin trifosfat (ATP), sumber energi kimia yang berasal dari oksigen dan berbagai nutrisi.
Di bawah perbesaran daya tinggi, mitokondria hadir sebagai bentuk oval atau lonjong, dengan membran ganda dan area bagian dalam yang dikenal sebagai matriks. Banyak mitokondria ada dalam satu sel, dengan bentuk dan ukuran yang tepat tergantung pada jenis sel tertentu. Selain itu, mitokondria dari satu organisme memiliki penampilan yang berbeda dari organisme lain.
Ini adalah tugas mitokondria untuk melakukan respirasi aerobik, proses mengubah oksigen dan nutrisi menjadi ATP. Proses ini terjadi di sepanjang krista atau membran mitokondria bagian dalam menggunakan enzim yang tertanam dalam membran dan protein dari matriks. Setelah ATP diproduksi, sel menggunakan bahan kimia sebagai sumber daya untuk memungkinkan pergerakan sel, pembelahan sel, dan fungsi metabolisme lainnya.
Sementara membran mitokondria bagian dalam membantu dalam produksi ATP, membran mitokondria bagian luar berfungsi sebagai filter. Menggunakan protein yang disebut porin, membran luar membentuk saluran yang hanya memungkinkan molekul dengan ukuran tertentu untuk memasuki mitokondria. Begitu berada di dalam, molekul disaring lebih lanjut oleh membran dalam. Hanya molekul-molekul yang telah ditentukan sebelumnya sebagai penting untuk produksi ATP yang diizinkan melewati membran dalam.
Kedua membran mitokondria bagian dalam dan luar melayani tujuan penting dalam fungsi keseluruhan mitokondria. Meskipun keduanya memiliki tujuan, sebagian besar aktivitas organel melibatkan membran mitokondria bagian dalam dan matriks. Ketika mempertimbangkan perbandingan ukuran, krista jauh lebih besar daripada membran luar, karena sifatnya yang bengkok dan berbelit-belit. Dengan luas permukaan krista yang lebih besar, setiap mitokondria mampu menampung lebih banyak enzim yang dibutuhkan untuk menghasilkan ATP, sehingga memasok sel dengan lebih banyak energi untuk berfungsi.