Tek bir mitokondri, çift zarlı bir sistemle çevrili fasulye şeklinde bir organeldir. Mitokondrinin dış zarı pürüzsüzdür ve birçok gözenek içerir - ayrılmaz zar taşıyıcıları. Porinler, iyonların ve küçük yüksüz moleküllerin dış mitokondriyal zardan serbest difüzyonunu sağlar, ancak 5000 Dalton'dan daha büyük moleküllerin taşınmasını sınırlar. Ayrıca, dış mitokondriyal zar, endoplazmik retikulum, peroksizom, endozom, lizozom ve plazma zarı gibi diğer hücre altı organellerle zar temas bölgeleri adı verilen benzersiz bir yapı oluşturur.

Dış mitokondriyal zar, cristae adı verilen birçok istilası olan iç mitokondriyal zardan yapısal ve işlevsel olarak farklıdır. Cristae, oksidatif fosforilasyon (OXPOS) veya solunum fonksiyonları için birçok protein kompleksi ve enzim barındırır. İç zarın cristae şeklinde düzenlenmesi, mitokondriyal temas bölgeleri ve cristae düzenleme sistemi veya MICOS gibi zar şekillendirme proteinlerine bağlıdır.

Mitokondriyal zarların karakteristik şekli, ATP sentezi, otofaji (veya mitofaji), kök hücre farklılaşması ve doğuştan gelen bağışıklık tepkisi dahil olmak üzere işlevleri için çok önemlidir. Bununla birlikte, belirli işlevleri kolaylaştırmak için mitokondriyal zarlar yapısal değişikliklere uğrar. Örneğin, solunum reaksiyonları tetiklendiğinde, cristae yoğunluğu daha fazla enzim ve metabolit barındıracak şekilde artar, böylece oksidatif fosforilasyon oranını iyileştirir.

Ayrıca, mitokondriyal zarlar, hücresel ihtiyaçları düzenlemek için füzyon veya fisyona uğrayabilir. Örneğin, birçok mitokondri, gerektiğinde ATP üretiminin verimliliğini artırmak için enzimlerini, kofaktörlerini ve diğer kaynaklarını birleştirmek için birleşebilir. Buna karşılık, bireysel mitokondri, ölmekte olan bir hücredeki iç organellerin verimli bir şekilde bozulmasına aracılık edebilecek daha reaktif oksijen türleri üretmek için fisyona (veya parçalanmaya) uğrayabilir. Ayrıca, mitokondrinin parçalanması, hücre bölünmesi sırasında mitokondrinin yavru hücrelere eşit dağılımı için gerekli olan kritik bir mekanizmadır.