För definitionsändamål kan termen mitokondriemembran betyda antingen det inre eller yttre membranet av en mitokondriecell, beroende på i vilket sammanhang termen används. Som sådana identifieras membranen associerade med mitokondrier som antingen det inre mitokondriella membranet eller det yttre mitokondriella membranet. Det yttre membranet av en mitokondrion är slätt och omger hela organellen. Jämförelsevis bildar det inre mitokondriella membranet cristae, en vriden, vridande väg som liknar vecken i en hjärna.
För att helt förstå mitokondriella membran är det nödvändigt att först förstå eukaryoter och hur deras cellstruktur relaterar till mitokondrier. Organismer med komplexa, membranbaserade cellulära strukturer, inklusive växter, djur och människor, är kända som eukaryoter. Alla syreberoende eukaryoter har mitokondrier. Mitokondrier uppträder inuti var och en av eukaryotens celler och är ansvariga för att producera adenosintrifosfat (ATP), en kemisk energikälla som härrör från syre och olika näringsämnen.
Under högeffektsförstoring uppträder mitokondrier som ovala eller avlånga till formen, med ett dubbelt membran och ett inre område som kallas matrisen. Många mitokondrier finns i en enda cell, med exakta former och storlekar beroende på den specifika celltypen. Dessutom har en organisms mitokondrier ett annat utseende än en annan organisms.
Det är mitokondriernas uppgift att utföra aerob andning, processen att omvandla syre och näringsämnen till ATP. Denna process sker längs cristae eller inre mitokondriella membran med hjälp av enzymer inbäddade i membranet och proteiner från matrisen. När ATP har producerats använder cellen kemikalien som en kraftkälla för att möjliggöra cellrörelser, celldelning och andra metaboliska funktioner.
Medan det inre mitokondriella membranet hjälper till vid produktionen av ATP, fungerar det yttre mitokondriella membranet som ett filter. Med hjälp av ett protein som kallas porin, bildar det yttre membranet kanaler som endast tillåter molekyler av en viss storlek att komma in i mitokondrierna. Väl inne filtreras molekyler ytterligare av det inre membranet. Endast de molekyler som är förutbestämda som avgörande för produktionen av ATP tillåts passera genom det inre membranet.
Både inre och yttre mitokondriella membran tjänar ett viktigt syfte i mitokondriernas övergripande funktion. Även om båda tjänar ett syfte, involverar majoriteten av organellaktivitet det inre mitokondriella membranet och matrisen. När man överväger storleksjämförelser är cristae avsevärt större än det yttre membranet, på grund av dess vridna, invecklade natur. Med cristaes större yta kan varje mitokondrium ta emot fler av de enzymer som behövs för att producera ATP, vilket förser cellen med mer energi för att fungera.