Митохондрии (от греч. митос - нить и хондрион - зернышко,крупинка) являются универсальным органоидом эукариотических клеток, описанным в 1894 г. немецким анатомом Р. Альтманом. В 1897 г. немецкий гистолог К. Бенда назвал их митохондриями, а детальное описание этого органоида было осуществлено в середине ХХ в. Митохондрии могут отсутствовать у некоторых одноклеточных организмов, ведущих паразитический образ жизни, например дизентерийной амебы, и у свободноживущих амеб, обитающих в бескислородной среде. Особенности строения этого органоида определяются его происхождением - митохондрии являются результатом симбиоза (от греч. симбиозис - совместная жизнь, сожительство) двух типов прокариотических клеток. Митохондриия - это бывшая прокариотическая клетка, способная использовать кислород в своем энергетическом обмене. Захваченная путем эндоцитоза другой клеткой, не обладающей такой способностью, и упростившаяся в ходе симбиоза, митохондрия потеряла свою самостоятельность, но сохранила определенные клеточные компоненты и способность к делению (размножению).
Величина митохондрий составляет от 1,5 до 10 мкм, причем их форма может быть разнообразной, что отражено в названии органоида. Число митохондрий зависит от вида клеток - от одной у некоторых одноклеточных жгутиконосцев до полумиллиона у некоторых амеб. У человека сперматозоиды содержат 4-5 митохондрий, соматические клетки - сотни и тысячи, а яйцеклетки - сотни тысяч. Все митохондрии имеют одинаковый план строения - наружную мембрану, межмембранное пространство, внутреннюю мембрану и митохондриальный матрикс (рис.).
Наружная мембрана имеет жидкостно-мозаичное строение, но содержит небольшое количество белков, которые формируют поры (от греч. порос - отверстие). Внутренняя мембрана, напротив, характеризуется очень высоким содержанием белков, среди которых преобладают различные переносчики, и белковые комплексы транспорта электронов, протонов и синтеза АТФ. Площадь внутренней мембраны превышает таковую наружной, поэтому она формирует выпячивания в матрикс - кристы (от греч. криста - гребень).
В некоторых местах обе мембраны сливаются с образованием контактных сайтов (от англ. site - местонахождение, участок) - белковых комплексов, транспортирующих в митохондрии большинство митохондриальных белков. В митохондриальном матриксе, который окружен внутренней мембраной, расположены ферменты энергетического обмена: промежуточного этапа и цикла Кребса. В матриксе митохондрий находится кольцевая молекула ДНК, обнаруживаются митохондриальные рибосомы, имеющие бактериальный тип строения (признаки прокариотической клетки). Основной функцией митохондрий является участие в энергетическом (от греч. энергия - действие, деятельность) обмене клетки.
Энергетический обмен - это совокупность реакций расщепления органических веществ, в ходе которых образуются органические соединения с высокоэнергетическими химическими связями, чаще всего АТФ.