Biologer delar upp allt liv på jorden i tre områden: bakterier, archaea och eukarya. Bakterier och archaea består båda av enstaka celler som inte har någon kärna och inga inre membranbundna organeller. Eukarya är alla organismer vars celler innehåller en kärna och andra inre membranbundna organeller. Eukaryoter är också kända för att ha en specialiserad organell som kallas mitokondrier. Mitokondrier är så vanligt i de flesta eukaryoter att många människor förbiser de få eukaryoter som saknar mitokondrier.
En enda eukaryot cell består av en gelliknande vattenhaltig cytoplasma i vilken ett globulärt kärnmembran håller DNA och membranbundna fack separerar andra arbetsområden i cellen. Nästan alla eukaryoter innehåller en organell som kallas mitokondrion. Mitokondrier innehåller sitt eget DNA och använder sitt eget proteinsyntesmaskineri - helt oberoende av maskineriet i resten av cellen. Den accepterade uppfattningen är att en bakterie invaderade en archaean för många hundratals miljoner år sedan. Förhållandet utvecklades till ett symbiotiskt förhållande. Bakterierna är nu kända som mitokondrier, och kombinationen utvecklades till de flesta av de kända eukaryota organismerna.
Mitokondrier är de primära energigenererande platserna i de flesta eukaryota celler. De är kritiska för en process som kallas aerob cellandning. Cellandning är en process där celler delar upp organiska molekyler och lagrar den energi de extraherar i molekyler som kallas adenosintrifosfat eller ATP. Detta kan göras utan syre, i vilket fall det kallas anaerob andning. Men om syre är närvarande kan de flesta eukaryota celler och vissa prokaryota celler generera många fler ATP-molekyler med hjälp av processen för aerob cellandning. I eukaryoter sker denna process inom mitokondrier. I aeroba prokaryoter sker denna process vid cellmembranet.
Många eukaryota celler hämtar huvuddelen av sin energi från glukos. Det första steget är att dela upp glukos i två lika delar. Det steget kallas glykolys. Glykolys uppträder i cytoplasman och det genererar lite energi för cellen. Nästa steg i energiproduktion beror på den specifika typen av cell och den omedelbara miljön inuti cellen. Om syrenivåerna är låga kan eukaryota celler falla tillbaka på anaerob cellandning - specifikt en process kallas jäsning, som använder produkterna av glykolys för att producera lite mer energi och lämnar en förening som kallas mjölksyra syra. Mänskliga muskelceller gör detta när efterfrågan på energi från muskler överstiger den hastighet med vilken syre tas in. När tillräckliga nivåer av syre är närvarande utnyttjar människor och andra eukaryota organismer det större mängden energi de kan få från att använda produkterna av glykolys för att slutföra aerob andning i mitokondrier.
Eukaryoter som använder syre för att optimera sin energiproduktion kunde inte överleva om deras mitokondrier togs bort. Men det finns eukaryoter som inte har några mitokondrier, kallade amitokondriera eukaryoter. Eftersom de inte har några mitokondrier för att slutföra aerob andning är alla amitokondrierade eukaryoter anaeroba. Tarmparasiten Giardia lamblia är till exempel anaerob och har ingen mitokondrier. Några andra amitokondriater är Glugea plecoglossi, Trichomonas tenax, Cryptosporidium parvum och Entamoeba histolytica. Det finns en viss fråga angående ursprunget till dessa organismer: tappade de mitokondrier de en gång hade, eller är de ättlingar till de tidigaste eukaryoterna före fusionen med mitokondrier? Olika fylogenetiska förhållanden mellan amitokondriater och andra eukaryoter har föreslagits, men det finns ingen enstaka accepterad förklaring just nu.