Biyologlar, dünyadaki tüm yaşamı üç alana böler: bakteri, arke ve ökarya. Bakteriler ve arkeler, çekirdeği ve zara bağlı iç organelleri olmayan tek hücrelerden oluşur. Ökarya, hücreleri bir çekirdek ve diğer iç zara bağlı organelleri içeren tüm organizmalardır. Ökaryotların ayrıca mitokondri adı verilen özel bir organele sahip oldukları bilinmektedir. Mitokondri, çoğu ökaryotun o kadar yaygın bir özelliğidir ki, birçok insan, mitokondriden yoksun olan birkaç ökaryotu gözden kaçırır.
Tek bir ökaryotik hücre, içinde küresel bir nükleer zarın DNA'yı tuttuğu jel benzeri bir sulu sitoplazmadan oluşur ve zara bağlı bölmeler hücrenin diğer çalışma alanlarını ayırır. Neredeyse tüm ökaryotlar mitokondri adı verilen bir organel içerir. Mitokondri kendi DNA'sını içerir ve hücrenin geri kalanının makinelerinden tamamen bağımsız olarak kendi protein sentez makinelerini kullanır. Kabul edilen görüş, bir bakterinin yüz milyonlarca yıl önce bir arkeyi istila ettiğidir. İlişki simbiyotik bir ilişkiye dönüştü. Bakteriler artık mitokondri olarak biliniyor ve kombinasyon, bilinen ökaryotik organizmaların çoğuna evrildi.
Mitokondri, çoğu ökaryotik hücrede birincil enerji üreten bölgelerdir. Aerobik hücresel solunum adı verilen bir süreç için kritik öneme sahiptirler. Hücresel solunum, hücrelerin organik molekülleri böldüğü ve çıkardıkları enerjiyi adenosin trifosfat veya ATP adı verilen moleküllerde depoladığı bir süreçtir. Bu oksijensiz yapılabilir, bu durumda buna anaerobik solunum denir. Ancak oksijen varsa, çoğu ökaryotik hücre ve bazı prokaryotik hücreler, aerobik hücresel solunum sürecini kullanarak çok daha fazla ATP molekülü üretebilir. Ökaryotlarda bu süreç mitokondri içinde gerçekleşir. Aerobik prokaryotlarda bu işlem hücre zarında gerçekleşir.
Birçok ökaryotik hücre, enerjilerinin çoğunu glikozdan alır. İlk adım, glikozu iki eşit parçaya bölmektir. Bu adıma glikoliz denir. Glikoliz oluşur sitoplazmada bulunur ve hücre için biraz enerji üretir. Enerji üretiminde bir sonraki adım, belirli hücre tipine ve hücre içindeki anlık ortama bağlıdır. Oksijen seviyeleri düşükse, ökaryotik hücreler anaerobik hücresel solunuma geri dönebilir - özellikle bir süreç biraz daha fazla enerji üretmek için glikoliz ürünlerini kullanan ve laktik adı verilen bir bileşik bırakan fermantasyon denir. asit. İnsan kas hücreleri, kaslardan gelen enerji talebi, oksijenin içeri alınma hızını aştığında bunu yapar. Yeterli düzeyde oksijen mevcut olduğunda, insanlar ve diğer ökaryotik organizmalar, daha büyük oksijenden yararlanır. aerobik solunumu tamamlamak için glikoliz ürünlerini kullanarak elde edebilecekleri enerji miktarı. mitokondri.
Enerji üretimini optimize etmek için oksijen kullanan ökaryotlar, mitokondrileri alınırsa hayatta kalamazlardı. Ancak mitokondrileri olmayan, amitokondriat ökaryotları olarak adlandırılan ökaryotlar vardır. Aerobik solunumu tamamlayacak mitokondrileri olmadığı için, tüm amitokondriat ökaryotları anaerobiktir. Örneğin bağırsak paraziti Giardia lamblia anaerobiktir ve mitokondrisi yoktur. Diğer bazı amitokondriatlar Glugea plecoglossi, Trichomonas tenax, Cryptosporidium parvum ve Entamoeba histolytica'dır. Bu organizmaların kökeniyle ilgili bazı sorular var: Mitokondrilerini kaybettiler mi? bir zamanlar vardı ya da füzyondan önceki en eski ökaryotların torunları mı? mitokondri? Amitokondriler ve diğer ökaryotlar arasında farklı filogenetik ilişkiler önerilmiştir, ancak şu anda kabul edilmiş tek bir açıklama yoktur.