Las enfermedades mitocondriales son un grupo de trastornos que tienen en común el estar producidos por una deficiencia en la biosíntesis de ATP, como consecuencia de defectos en el funcionamiento del sistema de fosforilación oxidativa. Se caracterizan por presentar un amplio espectro de manisfestaciones clínicas producidas por mutaciones en esta ruta metabólica que conduce a la biosíntesis del ATP.

Las mitocondrias son orgánulos intracelulares derivados de la endosimbiosis de una α-proteobacteria en una célula eucariota ancestral que contenía un núcleo. 

A lo largo de la evolución, la mayor parte de los genes de la protomitocondria original se transfirieron al núcleo y los únicos genes que han permanecido en la mitocondria están implicados en la síntesis de energía, en forma de ATP, a través del sistema de fosforilación oxidativa (OXPHOS). Por ello, muy frecuentemente, se describen a las mitocondrias como "las centrales energéticas de la célula". 

La interrupción de esta fuente de energía puede tener efectos devastadores para la célula, órgano y persona.

Las mitocondrias poseen un sistema genético propio con toda la maquinaria necesaria para su expresión. Sin embargo, estos orgánulos no son del todo autónomos ya que dependen del sistema genético nuclear. 

La mayoría de las proteínas componentes de la mitocondria, incluidas aquellas necesarias para la expresión de su genoma, están codificadas en el DNA nuclear (nDNA), se sintetizan en el citoplasma, y finalmente se importan y procesan en el interior del orgánulo. 

El genoma mitocondrial codifica solamente un pequeño número de polipéptidos componentes del sistema OXPHOS y los RNAs necesarios para la síntesis de los mismos. 

La biogénesis de las mitocondrias y en concreto del sistema OXPHOS, representa un caso muy particular en la célula ya que su formación depende de la contribución de los sistemas genéticos nuclear y mitocondrial.