미토콘드리아 외배층: 미토콘드리아 외배층은 미토콘드리아 최외곽에 위치한 단위막으로 두께가 약 6-7nm 이다. 레시틴과 단백질의 질량비는 0.9: 1 으로 진핵세포막에 가까운 같은 비율이다. 미토콘드리아 외막에는 효소의 함량이 비교적 적고, 그 표지효소는 모노 아민 산화효소이다. 미토콘드리아 외막에는' 공단백' 이라는 통합단백질이 들어 있는데, 그 내부 통로는 폭이 약 2-3nm 정도여서 미토콘드리아 외막이 분자량이 5000Da 미만인 분자에 완전히 투과된다.
미토콘드리아막 간격: 미토콘드리아막 간격은 미토콘드리아 외막과 미토콘드리아 내막 사이의 간격으로 약 6-8nm 너비로 무정형 액체로 가득 차 있다. 미토콘드리아 외막에는 다공성 단백질이 함유되어 있어 투과성이 높고 미토콘드리아 내막 투과성이 낮기 때문에 미토콘드리아 간질 내용물의 구성은 세포질 기질과 매우 유사하며 생화학 반응 기질, 수용성 효소, 하위인자가 많이 함유되어 있다. 미토콘드리아막 틈새에는 아데노신산 키나아제, 1 인산 키나아제, 이인산 키나아제 등이 있는데, 아데노신산 키나아제는 미토콘드리아막 간격의 표지효소이다. 미토콘드리아막 간격의 단백질을 통칭하여' 미토콘드리아막 간격의 단백질' 이라고 부를 수 있는데, 이 모든 단백질은 세포질 기질에서 합성된다.
미토콘드리아 내막: 미토콘드리아 내막은 미토콘드리아 외막 내부에 위치하여 미토콘드리아 기질로 둘러싸인 단위막이다. 미토콘드리아 내막의 단백질과 레시틴의 질량비는 약 0.7:0.3 이며, 대량의 레시틴을 함유하고 있다 (레시틴은 종종 세균 세포막의 성분이다). 미토콘드리아 내막의 어떤 부분은 미토콘드리아 기질에 접혀 미토콘드리아를 형성한다. 미토콘드리아 내막의 표지효소는 시토크롬 산화효소이다. 미토콘드리아는 안쪽으로 움푹 들어가 척추를 형성하여 내막의 면적을 증가시킨다. 그러면 내막에서 더 많은 반응을 할 수 있다.
미토콘드리아 기질: 미토콘드리아 기질은 미토콘드리아 내막 소포의 내부 공간으로, 트리카르복실산 순환, 지방산 산화, 아미노산 분해 등 생화학 반응에 관여하는 다양한 프로테아제가 포함되어 있어 세포질 기질보다 두껍다. 말산 탈수효소는 미토콘드리아 기질의 표지효소이다. 미토콘드리아 기질은 일반적으로 미토콘드리아 DNA, RNA, 리보당체를 포함한다.