線粒體由內(nèi)外兩層膜封閉,包括外膜、內(nèi)膜、膜間隙和基質(zhì)四個功能區(qū)隔.
1、外膜 含40%的脂類和60%的蛋白質(zhì),具有孔蛋白（porin）構(gòu)成的親水通道,允許分子量為5KD以下的分子通過,1KD以下的分子可自由通過.標志酶為單胺氧化酶.
2、內(nèi)膜 含100種以上的多肽,蛋白質(zhì)和脂類的比例高于3:1.心磷脂含量高（達20%）、缺乏膽固醇,類似于細菌.通透性很低,僅允許不帶電荷的小分子物質(zhì)通過,大分子和離子通過內(nèi)膜時需要特殊的轉(zhuǎn)運系統(tǒng).如：丙酮酸和焦磷酸是利用H+梯度協(xié)同運輸.線粒體氧化磷酸化的電子傳遞鏈位于內(nèi)膜,因此從能量轉(zhuǎn)換角度來說,內(nèi)膜起主要的作用.內(nèi)膜的標志酶為細胞色素C氧化酶.
3、膜間隙 是內(nèi)外膜之間的腔隙,延伸至嵴的軸心部,腔隙寬約6-8nm.由于外膜具有大量親水孔道與細胞質(zhì)相通,因此膜間隙的pH值與細胞質(zhì)的相似.標志酶為腺苷酸激酶.
4、基質(zhì) 為內(nèi)膜和嵴包圍的空間.除糖酵解在細胞質(zhì)中進行外,其他的生物氧化過程都在線粒體中進行.催化三羧酸循環(huán),脂肪酸和丙酮酸氧化的酶類均位于基質(zhì)中,其標志酶為蘋果酸脫氫酶.基質(zhì)具有一套完整的轉(zhuǎn)錄和翻譯體系.包括線粒體DNA（mtDNA）,70S型核糖體,tRNAs 、rRNA、DNA聚合酶、氨基酸活化酶等.基質(zhì)中還含有纖維絲和電子密度很大的致密顆粒狀物質(zhì),內(nèi)含Ca2+、Mg2+、Zn2+等離子