Biologit jakavat kaiken maapallon elämän kolmeen alueeseen: bakteerit, archaea ja eukarya. Bakteerit ja archaea koostuvat molemmista yksittäisistä soluista, joissa ei ole ydintä eikä sisäisiä kalvoon sitoutuneita organelleja. Eukarya ovat kaikki organismit, joiden solut sisältävät ytimen ja muita sisäiseen kalvoon sitoutuneita organelleja. Eukaryooteista tunnetaan myös erikoistunut organelli, jota kutsutaan mitokondrioksi. Mitokondriot ovat niin yleinen piirre useimmissa eukaryooteissa, että monet ihmiset jättävät huomiotta ne harvat eukaryootit, joista puuttuu mitokondrioita.
Yksi eukaryoottisolu koostuu geelimäisestä vesipitoisesta sytoplasmasta, jossa pallomainen ydinkalvo pitää DNA: ta, ja kalvoon sitoutuneet osastot erottavat solun muut työalueet. Lähes kaikissa eukaryooteissa on mitokondrioksi kutsuttu organelli. Mitokondriot sisältävät oman DNA: n ja käyttävät omaa proteiinisynteesikoneistoa - täysin riippumaton solun muusta koneesta. Hyväksytty näkemys on, että bakteeri tunkeutui arkkiin useita satoja miljoonia vuosia sitten. Suhteesta kehittyi symbioottinen. Bakteerit tunnetaan nyt mitokondrioina, ja yhdistelmästä kehittyi suurin osa tunnetuista eukaryoottisista organismeista.
Mitokondriot ovat eniten energiaa tuottavia paikkoja useimmissa eukaryoottisoluissa. Ne ovat kriittisiä prosessille, jota kutsutaan aerobiseksi soluhengitykseksi. Soluhengitys on prosessi, jossa solut hajottavat orgaaniset molekyylit ja varastoivat uutetun energian molekyyleihin, joita kutsutaan adenosiinitrifosfaatiksi tai ATP: ksi. Tämä voidaan tehdä ilman happea, jolloin sitä kutsutaan anaerobiseksi hengitykseksi. Mutta jos happea on läsnä, useimmat eukaryoottisolut ja jotkut prokaryoottisolut voivat tuottaa paljon enemmän ATP-molekyylejä käyttämällä aerobista soluhengitystä. Eukaryooteissa tämä prosessi tapahtuu mitokondrioissa. Aerobisissa prokaryooteissa tämä prosessi tapahtuu solukalvolla.
Monet eukaryoottisolut saavat suurimman osan energiastaan glukoosista. Ensimmäinen vaihe on jakaa glukoosi kahteen yhtä suureen osaan. Tätä vaihetta kutsutaan glykolyysiksi. Glykolyysi tapahtuu sytoplasmassa ja se tuottaa vähän energiaa solulle. Seuraava vaihe energiantuotannossa riippuu tietystä solutyypistä ja hetkellisestä ympäristöstä solun sisällä. Jos happitasot ovat alhaiset, eukaryoottisolut voivat pudota takaisin anaerobiseen soluhengitykseen - erityisesti prosessiin kutsutaan fermentaatioksi, joka käyttää glykolyysituotteita tuottamaan vähän enemmän energiaa ja jättää maitohappo-yhdisteen happo. Ihmisen lihassolut tekevät tämän, kun lihasten energiantarve ylittää hapen ottonopeuden. Kun happea on riittävästi, ihmiset ja muut eukaryoottiset organismit hyödyntävät suurempaa energiamäärä, jonka he voivat saada glykolyysituotteiden käytöstä aerobisen hengityksen täydentämiseksi mitokondrioita.
Eukaryootit, jotka käyttävät happea energiantuotannon optimointiin, eivät voisi selviytyä, jos heidän mitokondriot otetaan pois. Mutta on eukaryooteja, joilla ei ole mitokondrioita, joita kutsutaan amitokondrioiden eukaryooteiksi. Koska heillä ei ole mitokondrioita täydelliseen aerobiseen hengitykseen, kaikki amitokondrioiden eukaryootit ovat anaerobisia. Esimerkiksi suoliston loinen Giardia lamblia on anaerobinen eikä siinä ole mitokondrioita. Joitakin muita amitokondraatteja ovat Glugea plecoglossi, Trichomonas tenax, Cryptosporidium parvum ja Entamoeba histolytica. Näiden organismien alkuperästä on jonkin verran kysymystä: menettivätkö he menettämänsä mitokondrioita kerran tai ovatko he varhaisimpien eukaryoottien jälkeläisiä ennen sulautumista mitokondrioita? Amitokondrioiden ja muiden eukaryoottien välillä on ehdotettu erilaisia filogeneettisiä suhteita, mutta tällä hetkellä ei ole yhtä hyväksyttyä selitystä.