Mitokondria memiliki dua membran, satu membran luar dan satu membran dalam dengan lipatan kedalam. Membran dalam umumnya kedap molekul dan membungkus ruang yang berisi matriks mitokondria. Mitokondria adalah pembangkit listrik dari sel, memecah nutrisi dan menghasilkan energi. Matriks memainkan peran penting dalam produksi energi, karena itu adalah di mana siklus asam sitrat atau  Krebs berlangsung.

Matriks, sebuah, bahan kental padat, juga mengandung ribosom dan asam deoksiribonukleat, DNA mitokondria.

Siklus Asam sitrat

Mitokondria menghasilkan energi untuk sel dengan memecah nutrisi yang berasal dari makanan menjadi molekul berenergi tinggi yang disebut adenosin trifosfat, atau ATP. Langkah pertama dalam metabolisme sel terjadi di sitosol, di mana nutrisi glukosa yang dedegradasi dikonversi ke molekul piruvat. Piruvat diangkut ke matriks mitokondria. Matriks mitokondria mengandung enzim dan bahan kimia dari siklus asam sitrat, yang merupakan tahap pertama dari produksi energi mitokondria. Piruvat dioksidasi menjadi asetil CoA dan memasuki siklus asam sitrat dan dimetabolisme menjadi karbon dioksida, NADH dan FADH2. Asam lemak ini juga diangkut dari sitosol sel ke dalam matriks mitokondria dan, setelah oksidasi menjadi asetil CoA, memasuki siklus asam sitrat. NADH dan FADH kemudian digunakan oleh sistem transpor elektron, tertanam dalam membran mitokondria bagian dalam, untuk menghasilkan ATP untuk kebutuhan sel.

DNA mitokondria

Matriks juga mengandung DNA mitokondria, yang membuat mitokondria sebagian daerah otonom. DNA Mitokondria berbentuk melingkar seperti DNA bakteri. Hanya berisi 37 gen, beberapa di antaranya mengkode untuk enzim yang dibutuhkan untuk energi sel atau produksi ATP, sementara yang lain asam ribonukleat, RNA, gen.

Banyak dari protein yang diperlukan untuk struktur dan replikasi dari mitokondria dan enzim dalam produksi energi tidak dikodekan oleh DNA mitokondria, tetapi oleh gen dalam inti sel. Mutasi pada gen mitokondria dapat menyebabkan berbagai gangguan dan penyakit, seperti keturunan neuropati optik Leber, yang mengarah ke kebutaan manusia.

RNA mitokondria

Matriks mitokondria berisi semua mesin yang diperlukan untuk menerjemahkan semua gen dalam genom mitokondria menjadi protein fungsional. Terjemahan dari materi genetik dilakukan pada butiran, atau kompleks ribosom transfer RNA, t-RNA, dan RNA ribosom, r-RNA. RNA ini menggunakan kode genetik yang sedikit berbeda dari RNA sitoplasma. Mitokondria DNA mengkode hanya sekitar 22 spesies t-RNA, tetapi ini adalah satu-satunya RNA yang dapat menerjemahkan mRNA mitokondria, m-RNA, menjadi protein.

Matriks Protein

Sebagian protein yang ditemukan dalam matriks mitokondria tidak berasal dari gen mitokondria, tapi dari gen inti. Protein diangkut dari sitoplasma sel melintasi membran luar dan dalam ke dalam matriks. Mereka termasuk protein ribosom, protein diperlukan dalam replikasi mitokondria dan transkripsi, enzim untuk siklus asam sitrat, dan beberapa protein yang berfungsi dalam rantai transpor elektron dari membran mitokondria bagian dalam.