الميتوكوندريا والبيروكسيسومات هي العضيات التي تعتبر المواقع الأساسية لاستخدام الأكسجين في الخلايا حقيقية النواة. تقوم الميتوكوندريا بالتنفس الخلوي _ العملية التي تحول الطاقة من الغذاء إلى أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) _ الشكل الأساسي للطاقة التي تستخدمها الخلايا. تؤدي البيروكسيسومات مجموعة متنوعة من الوظائف ، في المقام الأول تحطيم المواد المختلفة مثل الأحماض الدهنية.

البيروكسيومات تحتوي على ما يصل إلى ٥٠ الانزيمات و يحيط بها غشاء واحد. يقومون بتنفيذ تفاعلات مؤكسدة تكسر الجزيئات وتنتج بيروكسيد الهيدروجين (H₂O₂) كمنتج الثانوي. H₂O₂ هو سام للخلايا, و لكن يحتوي البيروكسيوم على إنزيم _ كاتاليز _ الذي يحول H₂O₂ إلى الماء غير مؤذية و الأكسجين. و بالإضافة إلى ذلك ، انزيم الكاتاليز يستخدم H₂O₂ لتحطيم الكحول في الكبد و تحويله لألدهيد و ماء. و مع ذلك ، نظرا لإنتاج H₂O₂ بكميات منخفضة جدا في الجسم ، تعمل الإنزيمات الأخرى على تحلل الكحول بشكل أساسي.

تعد الوظيفة الحاسمة للبيروكسيسوم هي تكسير الأحماض الدهنية في عملية تسمى أكسدة–بيتا. يتم تحرير المنتج الناتج _ أسيتيل CoA _ في العصارة الخلوية ويمكن أن ينتقل إلى الميتوكوندريا ، حيث يتم استخدامه لإنتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات. في خلايا الثدييات ، تقوم الميتوكوندريا أيضاً بتنفيذ أكسدة–بيتا ، وكذلك استخدام منتجات من الهدم الايضي لمصادر الطاقة الأخرى ، مثل الجلوكوز ، لإنتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات.

الميتوكوندريا محاطة بغشاء مزدوج: غشاء خارجي أملس ، وغشاء داخلي به عدة طيات تسمى اعراف. داخل الغشاء الداخلي توجد منطقة تسمى المطرس. أثناء التنفس الخلوي ، ينتقل البيروفات الناتج عن انهيار الجلوكوز في السيتوبلازم إلى المطرس ، حيث يدخل في دورة حمض الستريك. بعد ذلك ، تحدث الفسفرة المؤكسدة من خلال سلسلة نقل الإلكترون في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا ، مما يؤدي إلى إنتاج كمية كبيرة من أدينوسين ثلاثي الفوسفات. تزيد الاعراف من مساحة سطح الغشاء الداخلي ، مما يوفر المزيد من المناطق لإنتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات.

كل من البيروكسيسومات والميتوكوندريا تتكاثر ذاتياً ، لكن الميتوكوندريا تمتلك أيضاً الحمض النووي والريبوزومات ، مما يمكنها من إنتاج البروتينات الخاصة بها. تتركز كل من الميتوكوندريا والبيروكسيسومات بشكل كبير في الخلايا حيث تشتد الحاجة إليها. على سبيل المثال ؛ خلايا الكبد _ التي تكسر المواد السامة في الدم _ لديها أعداد كبيرة من البيروكسيسومات ؛ وخلايا العضلات _ التي تتطلب طاقة كبيرة _ غنية بالميتوكوندريا.