Mitohondriji ir eikariotu šūnu spēkstacija. Mitohondriju galvenā funkcija ir adenozīna trifosfāta (ATP) ražošana, izmantojot procesu, kas pazīstams kā oksidatīvā fosforilēšana. ATP ir nukleotīds, kas uzglabā enerģiju ķīmisko saišu veidā. Enerģija tiek iegūta no šūnu barības vielām, galvenokārt no glikozes un taukskābēm, un tiek atbrīvota ikreiz, kad tā ir nepieciešama šūnu funkcijām, kas prasa enerģiju. Šīs enerģiju prasošās šūnu funkcijas ir membrānu transportēšana, savienojumu sintēze vielmaiņas reakciju virzīšanai un mehānisks darbs.
Šīs struktūras ir ar dubultām membrānām saistītas citoplazmas organellas, kas atrodamas lielākajā daļā eikariotu šūnu. Tie ir elastīgi un stieņa formas, un to diametrs svārstās no 0.5 līdz 1.0 mikrometriem. Mitohondriju membrānas sistēma sastāv no gludas ārējās mitohondriju membrānas un salocītas iekšējās mitohondriju membrānas, ko atdala šaura telpa, ko sauc par starpmembrānu telpu. Matricas telpa jeb starpkristālu telpa ir liela telpa, ko ieskauj iekšējā membrāna. Katrs no šiem komponentiem spēlē nozīmīgu lomu šūnu funkcijā un veicina mitohondriju galveno funkciju.
Ārējā mitohondriju membrānā ir liels skaits porīnu, kas ir transmembrānu proteīnu kanāli, kas nodrošina lielu un mazu molekulu brīvu difūziju. Tas var pieļaut molekulas, kas ir tikpat lielas kā 10 kilodaltoni un tik mazas kā 6,000 daltonu. Šī membrāna ir relatīvi caurlaidīga joniem un mazām molekulām, līdz ar to starpmembrānu telpas saturs atgādina citosolu.
Neskatoties uz to, galvenā mitohondriju funkcija ir atrodama iekšējā mitohondriju membrānā un matricas telpā. Iekšējā mitohondriju membrāna ir salocīta kristās, kas nodrošina lielāku virsmas laukumu ATP sintēzei. Šai membrānai ir liels skaits kardiolipīnu, kas ir fosfolipīdi, kas padara tos gandrīz necaurlaidīgus protoniem, elektroniem un joniem. Šajā membrānā ir atrodamas arī ATP sintāzes un elpošanas ķēdes, abi proteīnu kompleksi. ATP sintāze ir atbildīga par ATP veidošanos, savukārt elpošanas ķēdes uztur protonu gradientu, kas nodrošina enerģiju oksidatīvai fosforilēšanai.
Matricas telpa ir piepildīta ar blīvu šķidrumu, kas galvenokārt sastāv no fermentiem, kas ir atbildīgi par taukskābju un piruvāta sadalīšanos vielmaiņas starpproduktā acetilkoenzīmā A un sekojošu šī starpprodukta oksidēšanu Krebsa vai trikarbonskābes ciklā. Piruvāts ir sākotnējais glikozes metabolisma produkts, kas rodas citozolā, kas pēc tam tiek transportēts uz mitohondrijiem. Matricas telpā ir arī mitohondriju ģenētiskā sistēma, divpavedienu mitohondriju cirkulārā dezoksiribonukleīnskābe (cDNS) un mitohondriju genoma ekspresijai nepieciešamie fermenti. Lai gan tai ir sava ģenētiskā sistēma, šūnas kodola genomā atrodas nepieciešamie gēnu kodētie proteīni, kas nepieciešami, lai mitohondriju veidošanās un darbība būtu normāla.