肝细胞的线粒体很多，每个细胞大约有1000个左右，遍布于胞质内。肝小叶不同部位肝细胞内线粒体的大小和形态不完全一致，在正常生理条件下，多为圆形和卵圆形，直径0.4-0.8μm。线粒体的共同基本形态结构特征是外被双层界膜--外界膜和内界膜，内界膜向线粒体内部伸展转折，形成许多嵴。内界膜将线粒体分隔为内、外两室，外室介于内、外界膜之间，内室则围于内界膜之间，其中充满基质。
在线粒体嵴的表面和内界膜的基质面上附有密集排列的、火柴头状的亚单位，称为基粒。其粒由约10nm的球形头部与宽约3.5nm、长约5nm的短柄构成。头部伸入基质，相当于ATP合成酶所在处，是氧化磷酸化最终合成ATP酶的一部分。柄的一端与嵴的界膜相连，是一连接蛋白，脂类和氨基酸在线粒体内被氧化成水和二氧化碳，所释放的能量则通过这种连接蛋白转给ADP生成ATP。线粒体的亚单位只有在特殊处理的标本中，如将线粒体由细胞匀浆中分离出来，并用低渗法破坏其界膜，使其嵴暴露，再用磷钨酸负染，方可看到。而普通超薄切片则见不到这种亚单位，这是因为锇酸固定时，球形头部被解聚所致。线粒体内外界膜的通透性和化学组成互不相同。外界膜对大多数分子量小于10000的低分子溶质而言，均可自由通过，而内界膜则仅允许不带电荷、相对分子量小于150的小分子如水、O2、CO2、尿素及甘油等通过，葡萄糖、K+、Na+、Cl-等均不能通过内膜。线粒体基质内常见一些小的电子致密颗粒，称为线粒体内颗粒或基质颗粒。基质颗粒内含Ca2+、Mg2+等离子。线粒体基质内含有蛋白质（包括各种酶类、类脂质成分、DNA、RNA及核蛋白体），除此之外，还有各种单核苷酸和辅酶。由于线粒体膜和基质内含有大量酶类，如含有进行氧化作用的呼吸链的酶体系，氧化磷酸化酶体系、三羧酸循环及脂肪酸氧化的酶体系等，各种代谢物质在线粒体内氧化，并把放出的能量转换成ATP。因此，线粒体像一个能源中心，一个电力发动站，能向细胞不断提供其生命活动所必需的能量，以保证和推动细胞进行各种复杂的生理功能。
由于线粒体还含有自身的基因物质——脱氧核糖核酸，称线粒体脱氧核糖核酸（mt
DNA）或称染色体外脱氧核糖核酸其含量约占一个细胞全部DNA的2%。此外，线粒体内还含有DNA聚合酶，RNA聚合酶，氨基酸活化酶，核糖体，tRNA及mRNA。因而能自我复制和合成蛋白质，自行分裂、繁殖和增生。线粒体是细胞内最为敏感的细胞器之一。在许多病理情况下，线粒体常常首先发生各种形态改变，最常见的有线粒体肿胀，线粒体增生、肥大以及线粒体内包含物的产生等。
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