Celler er de grunnleggende komponentene i levende organismer. De to hovedtyper av celler er prokaryote og eukaryote celler. Eukaryote celler har membranbundet organeller som utfører viktige cellefunksjoner. mitokondrier regnes som "kraftsentralene" til eukaryote celler. Hva betyr det å si at mitokondrier er celleens kraftprodusenter? Disse organellene genererer kraft ved å konvertere energi til former som kan brukes av celle. Ligger i cytoplasma, mitokondrier er nettstedene til cellulær respirasjon. Cellulær respirasjon er en prosess som til slutt genererer drivstoff for cellens aktiviteter fra maten vi spiser. Mitokondrier produserer energien som kreves for å utføre prosesser som f.eks celledeling, vekst, og celledød.
Mitokondrier har en særegen avlang eller oval form og er avgrenset av en dobbel membran. Den indre membranen er brettet og skaper strukturer kjent som cristae. Mitokondrier finnes i begge dyre- og planteceller. De finnes i alt kroppens celletyper, bortsett fra modne røde blodceller
. Antall mitokondrier i en celle varierer avhengig av cellens type og funksjon. Som nevnt inneholder røde blodlegemer ikke mitokondrier i det hele tatt. Fraværet av mitokondrier og andre organeller i røde blodlegemer gir rom for de millioner av hemoglobinmolekyler som trengs for å transportere oksygen i hele kroppen. Muskelceller kan derimot inneholde tusenvis av mitokondrier som trengs for å gi energien som kreves for muskelaktivitet. Mitokondrier er også rikelig i fettceller og lever celler.Mitokondrier har sine egne DNA, ribosomer og kan lage sine egne proteiner. Mitokondrialt DNA (mtDNA) koder for proteiner som er involvert i elektrontransport og oksidativ fosforylering, som forekommer i cellulær respirasjon. Ved oksidativ fosforylering genereres energi i form av ATP i mitokondriell matrise. Proteiner syntetisert fra mtDNA koder også for produksjon av RNA-molekyler overføre RNA og ribosomalt RNA.
Mitokondrielt DNA skiller seg fra DNA som finnes i cellen cellekjernen ved at den ikke har DNA-reparasjonsmekanismer som hjelper til å forhindre mutasjoner i kjernefysisk DNA. Som et resultat har mtDNA en mye høyere mutasjonsgrad enn kjernefysisk DNA. Eksponering for reaktivt oksygen produsert under oksidativ fosforylering skader også mtDNA.
Mitokondrier er avgrenset av en dobbel membran. Hver av disse membranene er en fosfolipid dobbeltlag med innebygde proteiner. De ytterste membran er glatt mens indre membran har mange folder. Disse foldene heter cristae. Brettene forbedrer "produktiviteten" av cellulær respirasjon ved å øke det tilgjengelige overflatearealet. Innenfor den indre mitokondrielle membranen er en serie proteinkomplekser og elektronbærermolekyler, som danner elektrontransportkjede (ETC). ETC representerer det tredje stadiet av aerob cellulær respirasjon og stadiet der de aller fleste ATP-molekyler genereres. ATP er kroppens viktigste energikilde og brukes av celler til å utføre viktige funksjoner, for eksempel muskelsammentrekning og celledeling.
De doble membranene deler mitokondrionen i to distinkte deler: intermembran plass og mitokondrial matrise. Intermembranrommet er det smale rommet mellom den ytre membranen og den indre membranen, mens den mitokondriske matrisen er det området som er fullstendig innelukket av den innerste membranen. De mitokondrial matrise inneholder mitokondrielt DNA (mtDNA), ribosomer og enzymer. Flere av trinnene i cellulær respirasjon, inkludert Sitronsyresyklus og oksidativ fosforylering forekommer i matrisen på grunn av dens høye konsentrasjon av enzymer.
Mitokondrier er semi-autonome ved at de bare delvis er avhengige av cellen for å gjenskape og vokse. De har sitt eget DNA, ribosomer, lager egne proteiner og har en viss kontroll over reproduksjonen. I likhet med bakterier, har mitokondrier sirkulært DNA og replikeres ved en reproduksjonsprosess kalt binær fisjon. Før replikasjon smelter mitokondrier sammen i en prosess som kalles fusjon. Fusjon er nødvendig for å opprettholde stabilitet da mitokondriene uten den vil bli mindre etter hvert som de deler seg. Disse mindre mitokondriene er ikke i stand til å produsere tilstrekkelige mengder energi som trengs for riktig cellefunksjon.