1. Proizvodnja energije (sinteza ATP): Mitohondriji proizvajajo ATP s celičnim dihanjem, ki je niz presnovnih reakcij, ki razgradijo glukozo in druge organske molekule v prisotnosti kisika. Glukoza se razgradi skozi glikolizo in cikel citronske kisline (KREBS cikel), da se ustvari visokoenergijske elektrone. Ti elektroni se prenašajo vzdolž transportne verige elektronov v notranji mitohondrijski membrani, kar vodi do črpanja vodikovih ionov po membrani. Nastali gradient protona poganja sintezo ATP s postopkom, imenovanim oksidativno fosforilacijo.
2. transportna veriga elektronov in oksidativna fosforilacija: Transportna veriga elektronov je niz beljakovinskih kompleksov, vgrajenih v notranjo mitohondrijsko membrano. Deluje kot pot za prenos elektronov in prehaja elektrone od visokoenergijskih molekul darovalcev (na primer NADH in FADH2) do molekul nizkoenergijskih sprejemnikov (kot je kisik). Ko elektroni tečejo skozi verigo, se njihova energija uporablja za črpanje vodikovih ionov po membrani, kar ustvarja gradient protona. Pretok protonov nazaj v matrico skozi sintazo ATP poganja sintezo ATP iz ADP.
3. Cikel citronske kisline: Cikel citronske kisline, znan tudi kot Krebsov cikel, je niz kemijskih reakcij, ki se pojavljajo v mitohondrijski matrici. Ima osrednjo vlogo pri celičnem dihanju z dokončanjem razpada glukoze in drugih organskih molekul za ustvarjanje ogljikovega dioksida, NADH in FADH2. Ti visokoenergijski elektroni se nato uporabljajo v verigi elektronov za proizvodnjo ATP.
4. Homeostaza kalcija: Mitohondriji igrajo vlogo pri uravnavanju ravni kalcija znotraj celice. Kalcij lahko prevzamejo in shranijo iz citosola, kar pomaga ohranjati ustrezne koncentracije kalcija, potrebne za različne celične procese, vključno z krčenjem mišic, prenosom živcev in regulacijo encimov.
5. apoptoza (programirana celična smrt): Mitohondriji so vključeni v začetek in izvajanje apoptoze, oblike programirane celične smrti. Kot odgovor na določene signale mitohondrije sproščajo beljakovine v citosol, kot je citokrom c. Citokrom C sproži aktiviranje kaspaz, družine encimov, ki vodijo do kaskade dogodkov, ki na koncu povzročijo celično smrt.
6. Proizvodnja reaktivnih kisikovih vrst (ROS): Mitohondriji so glavni vir reaktivnih kisikovih vrst (ROS) kot stranski produkt oksidativne fosforilacije. Medtem ko so ROS bistveni za celično signalizacijo in regulacijo, lahko prekomerna proizvodnja povzroči oksidativni stres in prispeva k staranju, poškodbah tkiv in različnih boleznih.
7. Proizvodnja toplote (termogeneza): V nekaterih tkivih, kot je rjavo maščobno tkivo, mitohondriji igrajo vlogo pri termogenezi, procesu ustvarjanja toplote. To dosežemo z odklopom transportne verige elektronov iz sinteze ATP, kar vodi do sproščanja energije kot toplote namesto ATP.
Poleg tega so mitohondriji vključeni v več drugih celičnih funkcij, vključno s sintezo nekaterih lipidov, aminokislin in hema (sestavni del hemoglobina). Sodelujejo tudi v celicah signalizacijskih poti, rasti celic in regulaciji celičnega metabolizma. Na splošno so mitohondriji nepogrešljivi orkestrirajo, ki orkestrirajo različne ključne funkcije za vzdrževanje celične homeostaze in proizvodnje energije.