Mitochondrijos yra eukariotinių ląstelių jėgainė. Pagrindinė mitochondrijų funkcija yra adenozino trifosfato (ATP) gamyba per procesą, žinomą kaip oksidacinis fosforilinimas. ATP yra nukleotidas, kaupiantis energiją cheminių ryšių pavidalu. Energija gaunama iš ląstelių maistinių medžiagų, daugiausia iš gliukozės ir riebalų rūgščių, ir išskiriama, kai jos reikia energijos reikalaujančioms ląstelių funkcijoms. Šios energijos reikalaujančios ląstelių funkcijos yra membranų pernešimas, medžiagų apykaitos reakcijas skatinančių junginių sintezė ir mechaninis darbas.
Šios struktūros yra dvigubos membranos surištos citoplazminės organelės, randamos daugumoje eukariotų ląstelių. Jie yra lankstūs ir strypo formos, o jų skersmuo svyruoja nuo 0.5 iki 1.0 mikrometro. Mitochondrijų membraninę sistemą sudaro lygi išorinė mitochondrijų membrana ir sulankstyta vidinė mitochondrijų membrana, atskirta siaura erdve, vadinama tarpmembranine erdve. Matricinė erdvė arba tarpkristalinė erdvė yra didelė erdvė, aptverta vidine membrana. Kiekvienas iš šių komponentų vaidina svarbų vaidmenį ląstelių veikloje ir prisideda prie pagrindinės mitochondrijų funkcijos.
Išorinėje mitochondrijų membranoje yra daug porinų, kurie yra transmembraniniai baltymų kanalai, leidžiantys laisvai difuzuoti didelėms ir mažoms molekulėms. Jis gali leisti molekules, kurių dydis siekia 10 kilodaltonų ir mažas – 6,000 daltonų. Ši membrana yra gana pralaidi jonams ir mažoms molekulėms, todėl tarpmembraninės erdvės turinys primena citozolį.
Nepaisant to, pagrindinė mitochondrijų funkcija yra vidinėje mitochondrijų membranoje ir matricos erdvėje. Vidinė mitochondrijų membrana yra sulankstyta į kristas, kurios suteikia didesnį paviršiaus plotą ATP sintezei. Ši membrana turi daug kardiolipinų, kurie yra fosfolipidai, dėl kurių pastarieji yra beveik nepralaidūs protonams, elektronams ir jonams. Šioje membranoje taip pat randama ATP sintazė ir kvėpavimo grandinės, abu baltymų kompleksai. ATP sintazė yra atsakinga už ATP susidarymą, o kvėpavimo grandinės palaiko protonų gradientą, kuris suteikia energijos oksidaciniam fosforilinimui.
Matricos erdvė užpildyta tankiu skysčiu, daugiausia sudarytu iš fermentų, atsakingų už riebalų rūgščių ir piruvato skaidymą į metabolinį tarpinį acetilkofermentą A ir vėlesnį šio tarpinio junginio oksidaciją Krebso arba trikarboksirūgšties cikle. Piruvatas yra pradinis gliukozės metabolizmo produktas, atsirandantis citozolyje, kuris vėliau transportuojamas į mitochondrijas. Matricos erdvėje taip pat yra mitochondrijų genetinė sistema, dvigrandė mitochondrijų žiedinė dezoksiribonukleino rūgštis (cDNR) ir mitochondrijų genomo ekspresijai būtini fermentai. Nors ji turi savo genetinę sistemą, būtini genų koduojami baltymai, reikalingi normaliam mitochondrijų susidarymui ir funkcionavimui, yra ląstelės branduolio genome.