الميتوكوندريا المفردة عبارة عن عضية على شكل حبة الفول محاطة بنظام غشاء مزدوج. الغشاء الخارجي للميتوكوندريا أملس ويحتوي على العديد من البورينات - ناقلات الغشاء المتكاملة. تتيح البورينات الانتشار الحر للأيونات والجزيئات الصغيرة غير المشحونة عبر غشاء الميتوكوندريا الخارجي ولكنها تحد من نقل الجزيئات الأكبر من 5000 دالتون. علاوة على ذلك ، يشكل غشاء الميتوكوندريا الخارجي بنية فريدة تسمى مواقع ملامسة الغشاء مع العضيات الأخرى تحت الخلوية ، مثل الشبكة الإندوبلازمية ، والبيروكسيسوم ، والجسيم الداخلي ، والليزوزوم ، وغشاء البلازما.

يختلف غشاء الميتوكوندريا الخارجي هيكليا ووظيفيا عن غشاء الميتوكوندريا الداخلي الذي يحتوي على العديد من الغزوات التي تسمى cristae. تستوعب الكريستا العديد من مجمعات البروتين والإنزيمات للفسفرة المؤكسدة (OXPOS) أو وظائف الجهاز التنفسي. يعتمد ترتيب الغشاء الداخلي في كريستا على بروتينات تشكيل الغشاء مثل مواقع التلامس مع الميتوكوندريا ونظام تنظيم كريستا أو MICOS.

الشكل المميز لأغشية الميتوكوندريا أمر بالغ الأهمية لوظائفها ، بما في ذلك تخليق ATP ، والالتهام الذاتي (أو الانقسام) ، وتمايز الخلايا الجذعية ، والاستجابة المناعية الفطرية. ومع ذلك ، لتسهيل وظائف محددة ، تخضع أغشية الميتوكوندريا لتعديلات هيكلية. على سبيل المثال ، عندما يتم تشغيل تفاعلات الجهاز التنفسي ، تزداد كثافة الكريستا لاستيعاب المزيد من الإنزيمات والمستقلبات ، وبالتالي تحسين معدل الفسفرة المؤكسدة.

أيضا ، يمكن أن تخضع أغشية الميتوكوندريا للاندماج أو الانشطار لتنسيق الاحتياجات الخلوية. على سبيل المثال ، يمكن أن تندمج العديد من الميتوكوندريا للجمع بين الإنزيمات والعوامل المساعدة والموارد الأخرى لزيادة كفاءة إنتاج ATP عند الحاجة. في المقابل ، يمكن أن تخضع الميتوكوندريا الفردية للانشطار (أو التجزئة) لإنتاج أنواع أكسجين أكثر تفاعلا يمكن أن تتوسط في التحلل الفعال للعضيات الداخلية في الخلية المحتضرة. علاوة على ذلك ، يعد تجزئة الميتوكوندريا آلية حاسمة ضرورية للتوزيع المتساوي للميتوكوندريا في الخلايا الوليدة أثناء انقسام الخلية.