线粒体基质
线粒体基质-内膜和嵴包围着的线粒体内部空间，含有很多“蛋白质”和脂类，催化三羧酸循环中脂肪酸和丙酮酸氧化的酶类，也都存在于基质中。线粒体有内外两层膜，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴的周围充满了液态的基质----这些基质就是线粒体基质，其中含有许多有氧呼吸有关的酶。是有氧呼吸的主要场所。
介绍
线粒体是真核生物具有的用于有氧呼吸的细胞器。线粒体基质是线粒体中由线粒体内膜包裹的内部空间，其中含有参与三羧酸循环、脂肪酸氧化、氨基酸降解等生化反应的酶等众多蛋白质，所以较细胞质基质黏稠。苹果酸脱氢酶是线粒体基质的标志酶。线粒体基质中一般还含有线粒体自身的脱氧核糖核酸(即线粒体DNA)、核糖核酸和核糖体(即线粒体核糖体)。线粒体基质中的某些酶系组成网状结构，与线粒体内膜内侧有一定的连接，利于上述酶促反应所形成的NADH转移至内膜的电子传递链中。线粒体基质中每1μL的水溶解了约1.25mg的蛋白质，而细胞质基质中每1μL的水溶解了约0.26mg蛋白质，显示线粒体基质较细胞质基质黏稠。虽然已知线粒体内膜含有可调节水分子转运的水通道蛋白，线粒体维持内膜两侧的渗透平衡的方式仍不明晰。
主要功能
除各种酶之外，线粒体基质中还有核糖体和少量脱氧核糖核酸分子。也就是说，线粒体含有自己的遗传物质，且具有能够加工其自身DNA和蛋白的工具。细胞染色体之外的DNA编码几种线粒体的肽（人有13种），包括线粒体内膜中的蛋白，而更多的蛋白是由细胞核中的基因编码的。虽然线粒体的首要功能是分解有机化合物，产生能量（以生成atp的形式），但线粒体在其他代谢反应里还起到很大的作用。如：细胞凋亡，谷氨酸受体介导的兴奋毒效应，细胞增殖，细胞氧化还原状态调节，原血红素合成，胆固醇合成，产生热量（使生物保持温暖）。某些特定的细胞线粒体有特定的功能，例如肝细胞的线粒体含有处理氨的酶，可以处理这种蛋白质代谢后带有毒性的物质。如果某些与线粒体功能有关的基因突变，会导致各种不同的线粒体病。
蛋白转运机制
线粒体基质中的蛋白质可统称为“粒线体基质蛋白质”，这些蛋白质除少数在粒线体基质中合成外，绝大多数由细胞质基质中的游离核糖体转译产生的。这些在线粒体外合成的蛋白转运过程十分复杂：前体蛋白在游离核糖体上释放后，在细胞质分子伴侣Hsp70辅助下解折叠，然后通过蛋白质N端的转运肽跟粒线体外膜上的受体蛋白识别，在受体上或受体附近的内外膜接触点处利用atp水解产生的能量驱动前体蛋白进入转运蛋白的运输通道，然后由电化学梯度驱动穿过粒线体内膜、进入线粒体基质。在线粒体基质中，前体蛋白继续由mHsp70继续其解折叠状态，直至Hsp60对其进行正确折叠。在折叠后，转运肽酶切除蛋白末端的转运肽，线粒体基质蛋白质最终成熟，在线粒体基质中发挥作用。