Allgemeines
Die äußere Mitochondrienmembran enthält viele Porine und ist für Moleküle unter einer Größe von 10 000 Da, also für die meisten Metaboliten und Ionen, durchlässig. Die innere Mitochondrienmembran stellt allerdings eine fast unüberwindbare Barriere dar. Die meisten anorganischen Ionen und geladenen organischen Moleküle können sie nicht passieren und in die Matrix diffundieren. Ein intensiver Austausch von Molekülen muss dennoch stattfinden. Dieser wird von mehreren Transportsystemen vermittelt.
Zum einen müssen in die Matrix gelangen. Während die reduzierten Coenzyme, die z.B. im Citratzyklus, der β-Oxidation von Fettsäuren oder bei der oxidativen Decarboxylierung entstehen, direkt in die Atmungskette eingeschleust werden können, da diese Stoffwechselwege in der mitochondrialen Matrix lokalisiert sind, befinden sich die glykolytischen Enzyme im Zytosol. Das in der Glykolyse gebildete NADH + H muss daher zunächst in die mitochondriale Matrix importiert werden, bevor es seine Elektronen an die Atmungskette abgeben kann. Die Säugetierzelle besitzt mehrere Mechanismen, um Reduktionsäquivalente vom Zytosol in die Matrix zu transportieren: den und den .