Mitokondria adalah pembangkit tenaga sel hewan dan tumbuhan. Mereka mengubah NADH dan NADPH melalui darah menjadi ATP (adenosine triphosphate), mata uang energi umum dari mesin seluler. Bentuk tunggal mitokondria adalah mitokondria. Diduga kuat bahwa mitokondria berasal dari sel simbiosis awal yang hidup bekerjasama dengan sel lain. Organel-organel ini memiliki DNA sendiri, dan evolusi telah menghabiskan jutaan tahun secara bertahap mentransfer DNA dari mitokondria ke inti sel, di mana sisa DNA berada.
Sebuah sel rata-rata memiliki 2,000 mitokondria, yang menempati sekitar 20% dari total volume. Bagian dalam mitokondria, yang dapat diamati di bawah mikroskop saat diwarnai, mengandung membran yang sangat terlipat. Lipatan ini disebut krista. Krista ada untuk memaksimalkan luas permukaan membran ini, memungkinkan throughput ATP yang tinggi. Mitokondria adalah salah satu dari sedikit organel yang memiliki struktur membran ganda. Membran luarnya menggunakan lapisan ganda fosfolipid dan protein untuk mencegah molekul dengan berat atom lebih besar dari 5000. Protein khusus yang lebih besar dari ini hanya dapat mencapai bagian dalam mitokondria melalui transpor aktif. Membran bagian dalam adalah yang paling kedap dari semuanya, hanya membiarkan atom masuk dan keluar melalui transpor aktif.
Mitokondria memainkan peran penting dalam banyak aspek metabolisme, dan mungkin memiliki fungsi khusus tergantung pada sel. Misalnya, di hati, mitokondria khusus memproses amonia, produk limbah seluler. Ketika mitokondria tertentu rusak karena mutasi genetik, penyakit mitokondria terjadi.
Mitokondria tidak biasa karena alih-alih mewarisi setengah materi genetik mereka dari ayah dan setengah dari ibu, pewarisan mitokondria secara eksklusif dari ibu. Alih-alih hanya dua salinan gen, seperti dalam inti sel, gen mitokondria datang dalam lima sampai sepuluh salinan. Meskipun mitokondria mengandung sekitar 3000 protein, genom degenerasinya hanya dapat mengkode sekitar 37. Degenerasi mitokondria memainkan peran penting dalam proses penuaan, dan disebut sebagai salah satu dari tujuh penyebab utama penuaan. Dengan demikian, beberapa terapi anti-penuaan mengusulkan “mengevakuasi” DNA mitokondria dan memindahkannya ke nukleus seluler, sebuah proses yang evolusinya telah dimulai tetapi belum selesai.
Hanya ada beberapa sel eukariotik (memiliki inti) yang tidak memiliki mitokondria — mikrosporidian, metamonad, dan archamoebae. Penelitian telah mempelajari sel prokariotik (kekurangan inti) mencari kemungkinan versi masa kini dari sel mitokondria terapung bebas kuno, tetapi mitokondria telah berevolusi begitu ekstensif pada masanya dalam sel eukariotik sehingga mereka mungkin tidak dapat dibedakan dari sepupu modern mereka. .