I mitocondri e i perossisomi sono organelli che sono i siti primari di consumo di ossigeno nelle cellule eucariotiche. I mitocondri effettuano la respirazione cellulare, il processo che converte l'energia dal cibo in ATP, la forma primaria di energia utilizzata dalle cellule. I perossisomi svolgono una varietà di funzioni, principalmente abbattere diverse sostanze come gli acidi grassi.

I perossisomi contengono fino a 50 enzimi e sono circondati da una singola membrana. Essi svolgono reazioni ossidative che scompongono le molecole e producono perossido di idrogeno (H₂O₂) come sottoprodotto. H₂O₂ è tossico per le cellule, ma il perossisoma contiene un enzima,catalasi , che converte H₂O₂ in acqua e ossigeno innocui. Inoltre, catalasi utilizza H₂O₂ per abbattere l'alcol nel fegato in aldeide e acqua. Tuttavia, poiché H₂O₂ è prodotto in quantità molto basse nel corpo, altri enzimi degradano principalmente l'alcol.

Una funzione critica del perossisoma è quella di abbattere gli acidi grassi in un processo chiamato ossidazione. Il prodotto risultante, l'acetil-CoA, viene rilasciato nel citosol e può viaggiare verso i mitocondri, dove viene utilizzato per produrre ATP. Nelle cellule dei mammiferi, i mitocondri effettuano anche l'ossidazione, così come l'utilizzo di prodotti dal catabolismo di altre fonti di energia, come il glucosio, per produrre ATP.

I mitocondri sono circondati da una doppia membrana: una membrana esterna liscia e una membrana interna che ha molte pieghe chiamate creste. All'interno della membrana interna è una regione chiamata matrice. Durante la respirazione cellulare, il piruvato dalla ripartizione del glucosio nel citoplasma viaggia nella matrice, dove entra nel ciclo dell'acido citrico. Quindi, la fosfororilazione ossidativa attraverso la catena di trasporto degli elettroni si verifica nella membrana interna dei mitocondri, con conseguente produzione di una quantità significativa di ATP. La cresta aumenta la superficie della membrana interna, fornendo più regioni per la produzione di ATP.

Sia i perossisomi che i mitocondri sono auto-replicanti, ma i mitocondri hanno inoltre il loro DNA e ribosomi, consentendo loro di produrre le loro proteine. I mitocondri e i perossisomi sono entrambi altamente concentrati nelle cellule dove sono più necessari. Ad esempio, le cellule del fegato, che scompongono le sostanze tossiche nel sangue, hanno un elevato numero di perossisomi, e le cellule muscolari, che hanno un grande fabbisogno energetico, sono ricche di mitocondri.