線粒體是一種半自主細(xì)胞器，幾乎存在于所有真核動物細(xì)胞中，除了少數(shù)，如紅細(xì)胞。線粒體被稱為細(xì)胞的發(fā)電站，因?yàn)樗?fù)責(zé)以 ATP 的形式產(chǎn)生能量貨幣，后來細(xì)胞利用它來執(zhí)行各種功能。它被稱為半自主，因?yàn)樗约旱难h(huán)DNA形式的遺傳物質(zhì)。人類線粒體 DNA 是雙鏈的，在繁殖過程中從母親傳給后代。因此，線粒體DNA可以追溯到母體后代。線粒體含有自己的核糖體，因此，它可以合成自己的蛋白質(zhì)，但主要是它們僅由細(xì)胞核編碼（99%）。
線粒體由以下結(jié)構(gòu)組成，這些結(jié)構(gòu)在線粒體內(nèi)發(fā)生的所有過程中起著至關(guān)重要的作用。
線粒體外膜（線粒體覆蓋的外層）
外膜包含類似孔的結(jié)構(gòu)，稱為孔蛋白，小的不帶電粒子可以通過這些孔進(jìn)出線粒體。為了使大的帶電分子通過，需要特殊的跨膜蛋白，因?yàn)樗鼈儾荒芡ㄟ^孔蛋白。與內(nèi)膜相比，外膜更具滲透性
線粒體內(nèi)膜（線粒體覆蓋的內(nèi)層）
這是電子傳輸鏈（ETC）過程的場所。嵴是線粒體內(nèi)膜的折疊，增加了內(nèi)膜的表面積。需要增加表面積，因?yàn)榇蠖鄶?shù) ATP 生成過程僅通過氧化磷酸化在該膜中發(fā)生，因此增加表面積將為該過程以更高效率發(fā)生提供更多空間。存在于嵴上的 f0-f1 顆粒是跨膜蛋白，負(fù)責(zé)將質(zhì)子（H+ 離子）泵入膜間空間，從而產(chǎn)生 ATP。內(nèi)膜非常堅(jiān)硬，只允許顆粒通過轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。
膜間空間（兩層膜之間的空間）
內(nèi)膜空間包含負(fù)責(zé)在基質(zhì)中產(chǎn)生 ATP 的酶 ATP 合酶。
矩陣
基質(zhì)是線粒體內(nèi)充滿液體的空間，含有重要的結(jié)構(gòu)，如 DNA、核糖體、酶、蛋白質(zhì)等。在線粒體基質(zhì)中，會發(fā)生 TCA（三羧酸循環(huán)）、β 氧化等重要循環(huán)。
線粒體負(fù)責(zé)細(xì)胞內(nèi)的許多主要活動：
它是 ATP 合成的主要場所，因此被稱為細(xì)胞的發(fā)電站（氧化磷酸化）。肌肉細(xì)胞、肝臟等細(xì)胞表明這些區(qū)域的 ATP 利用率較高。在成熟的紅細(xì)胞中，線粒體不存在，以便為血紅蛋白與氧結(jié)合創(chuàng)造更多空間。
線粒體的內(nèi)膜含有參與電子傳遞和 ATP 合成的蛋白質(zhì)（F0-F1 顆粒）。
線粒體在 Ca2+ 的吸收和釋放中起著至關(guān)重要的作用，Ca2+ 可維持細(xì)胞質(zhì)中鈣的濃度。
線粒體在哺乳動物細(xì)胞的凋亡過程中也起著非常重要的作用。BCL2家族蛋白調(diào)節(jié)線粒體內(nèi)外膜細(xì)胞色素c的釋放，一旦進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，就會引起其他凋亡信號的激活，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。
在脂肪組織中，線粒體通過電子傳遞鏈釋放熱量。
內(nèi)共生理論指出，線粒體和葉綠體是真核細(xì)胞對好氧細(xì)菌（原核生物）的內(nèi)吞作用（吞噬）的結(jié)果。一種大型需氧細(xì)菌，否則將無法生存，與真核細(xì)胞融合。有許多證據(jù)支持線粒體的內(nèi)共生理論，例如，它有自己的環(huán)狀 DNA，就像原核細(xì)胞一樣。線粒體通過二元裂變分裂，獨(dú)立于它們生活的細(xì)胞。線粒體和原核細(xì)胞的大小幾乎相似。
