A biológusok a Föld minden életét három területre osztják: baktériumok, archeák és eukaryák. A baktériumok és az archeák egyaránt egysejtekből állnak, amelyeknek nincs magjuk és nincsenek belső membránhoz kötött organellái. Az eukarya minden olyan szervezet, amelynek sejtjei tartalmaznak egy magot és más belső membránhoz kötött organellákat. Az eukarióták arról is ismertek, hogy rendelkeznek egy speciális organellummal, amelyet mitokondriumnak hívnak. A mitokondrium a legtöbb eukarióta olyan jellemzője, hogy sok ember figyelmen kívül hagyja azt a néhány eukariótát, amelyből hiányzik a mitokondrium.
Egyetlen eukarióta sejt egy gélszerű vizes citoplazmából áll, amelyben egy gömb alakú magmembrán tartja a DNS-t, és a membránhoz kötött rekeszek elválasztják a sejt egyéb munkaterületeit. Szinte minden eukarióta tartalmaz egy mitokondrium nevű organellát. A mitokondrium saját DNS-t tartalmaz, és a saját fehérjeszintézis gépét használja - teljesen független a sejt többi részének mechanizmusától. Az elfogadott nézet szerint egy baktérium sok százmillió évvel ezelőtt betört egy archeába. A kapcsolat szimbiotikussá fejlődött. A baktériumokat ma mitokondriumként ismerik, és a kombináció az ismert eukarióta organizmusok többségévé fejlődött.
A mitokondrium az elsődleges energiatermelő hely az eukarióta sejtek többségében. Kritikusak az aerob sejtlégzésnek nevezett folyamat szempontjából. A sejtlégzés olyan folyamat, amelynek során a sejtek felosztják a szerves molekulákat, és az általuk kinyert energiát az adenozin-trifoszfátnak vagy az ATP-nek nevezett molekulákban tárolják. Ez oxigén nélkül is megtehető, ebben az esetben anaerob légzésnek hívják. De ha oxigén van jelen, a legtöbb eukarióta sejt és néhány prokarióta sejt sokkal több ATP-molekulát képes előállítani az aerob sejtlégzés folyamata segítségével. Az eukariótákban ez a folyamat a mitokondriumon belül zajlik. Aerob prokariótákban ez a folyamat a sejtmembránon megy végbe.
Sok eukarióta sejt energiájának nagy részét glükózból nyeri. Az első lépés a glükóz két egyenlő részre osztása. Ezt a lépést glikolízisnek nevezzük. Glikolízis következik be a citoplazmában, és ez egy kis energiát generál a sejt számára. Az energiatermelés következő lépése a sejt specifikus típusától és a cellán belüli pillanatnyi környezettől függ. Ha az oxigénszint alacsony, az eukarióta sejtek visszaeshetnek az anaerob sejtlégzésre - konkrétan egy folyamatra az úgynevezett fermentáció, amely a glikolízis termékeit felhasználva egy kicsit több energiát termel, és egy tejsav nevű vegyületet hagy maga után sav. Az emberi izomsejtek ezt akkor teszik meg, amikor az izmok energiaigénye meghaladja az oxigén felvételének sebességét. Ha elegendő oxigénszint van jelen, az emberek és más eukarióta organizmusok kihasználják a nagyobb mennyiséget mennyiségű energiát nyerhetnek, ha a glikolízis termékeit felhasználják az aerob légzés teljes megvalósításához mitokondrium.
Azok az eukarióták, amelyek oxigént használnak energiatermelésük optimalizálására, nem tudnának életben maradni, ha mitokondriumukat elvennék. De vannak olyan eukarióták, amelyeknek nincs mitokondriumuk, az úgynevezett amitokondriát eukarióták. Mivel nincs mitokondriumuk az aerob légzés teljes elvégzéséhez, az összes amitokondriális eukarióta anaerob. A Giardia lamblia bélparazita például anaerob, és nincs mitokondriuma. Néhány egyéb amitokondrátum a Glugea plecoglossi, a Trichomonas tenax, a Cryptosporidium parvum és az Entamoeba histolytica. Van néhány kérdés ezen organizmusok eredetével kapcsolatban: elvesztették-e az általuk mitokondriumokat valaha volt, vagy ezek a legkorábbi eukarióták leszármazottai a fúzió előtt mitokondrium? Javasoltak különbözõ filogenetikai kapcsolatokat az amitokondrátok és más eukarióták között, de egyelőre nincs egyetlen elfogadott magyarázat.
