线粒体是一种半自主细胞器，几乎存在于所有真核动物细胞中，除了少数，如红细胞。线粒体被称为细胞的发电站，因为它负责以 ATP 的形式产生能量货币，后来细胞利用它来执行各种功能。它被称为半自主，因为它包含自己的循环DNA形式的遗传物质。人类线粒体 DNA 是双链的，在繁殖过程中从母亲传给后代。因此，线粒体DNA可以追溯到母体后代。线粒体含有自己的核糖体，因此，它可以合成自己的蛋白质，但主要是它们仅由细胞核编码（99%）。
线粒体由以下结构组成，这些结构在线粒体内发生的所有过程中起着至关重要的作用。
线粒体外膜（线粒体覆盖的外层）
外膜包含类似孔的结构，称为孔蛋白，小的不带电粒子可以通过这些孔进出线粒体。为了使大的带电分子通过，需要特殊的跨膜蛋白，因为它们不能通过孔蛋白。与内膜相比，外膜更具渗透性
线粒体内膜（线粒体覆盖的内层）
这是电子传输链（ETC）过程的场所。嵴是线粒体内膜的折叠，增加了内膜的表面积。需要增加表面积，因为大多数 ATP 生成过程仅通过氧化磷酸化在该膜中发生，因此增加表面积将为该过程以更高效率发生提供更多空间。存在于嵴上的 f0-f1 颗粒是跨膜蛋白，负责将质子（H+ 离子）泵入膜间空间，从而产生 ATP。内膜非常坚硬，只允许颗粒通过转运蛋白。
膜间空间（两层膜之间的空间）
内膜空间包含负责在基质中产生 ATP 的酶 ATP 合酶。
矩阵
基质是线粒体内充满液体的空间，含有重要的结构，如 DNA、核糖体、酶、蛋白质等。在线粒体基质中，会发生 TCA（三羧酸循环）、β 氧化等重要循环。
线粒体负责细胞内的许多主要活动：
它是 ATP 合成的主要场所，因此被称为细胞的发电站（氧化磷酸化）。肌肉细胞、肝脏等细胞表明这些区域的 ATP 利用率较高。在成熟的红细胞中，线粒体不存在，以便为血红蛋白与氧结合创造更多空间。
线粒体的内膜含有参与电子传递和 ATP 合成的蛋白质（F0-F1 颗粒）。
线粒体在 Ca2+ 的吸收和释放中起着至关重要的作用，Ca2+ 可维持细胞质中钙的浓度。
线粒体在哺乳动物细胞的凋亡过程中也起着非常重要的作用。BCL2家族蛋白调节线粒体内外膜细胞色素c的释放，一旦进入细胞质，就会引起其他凋亡信号的激活，最终导致细胞死亡。
在脂肪组织中，线粒体通过电子传递链释放热量。
内共生理论指出，线粒体和叶绿体是真核细胞对好氧细菌（原核生物）的内吞作用（吞噬）的结果。一种大型需氧细菌，否则将无法生存，与真核细胞融合。有许多证据支持线粒体的内共生理论，例如，它有自己的环状 DNA，就像原核细胞一样。线粒体通过二元裂变分裂，独立于它们生活的细胞。线粒体和原核细胞的大小几乎相似。
