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线粒体的生物合成是指在一个细胞的生命周期中线粒体的增殖以及线粒体的系统合成和个体合成过程 ［1］ 。线粒体生物合成理论可以分为 3类：（1）由细胞浆内超显微前体重新合成线粒体；（2）由细胞中其他膜相结构形成线粒体；（3）预成线粒体的生长和分裂 [2] 。一般而言，线粒体生物合成常指预成线粒体的生长和／或分裂。因此，线粒体的生物合成是一个适应性过程，需要协调复杂的细胞性活动，包括两套基因组的转录，脂质和蛋白质的合成以及多亚基蛋白复合体在功能性呼吸链内的装配 [3] 。
线粒体内大多数的磷脂来自于细胞质并用于形成和维持它们的膜结构 ［4］ 。心磷脂是一种酸性的疏水性的为许多诸如细胞色素C等线粒体蛋白功能所必需的磷脂。线粒体内膜富含心磷脂并与心磷脂合成有关。线粒体内膜心磷脂的含量随着人类甲状腺激素水平变化、肌肉的长期收缩活动以及衰老而改变 [5] 。
线粒体蛋白质的生物合成需要细胞核和线粒体的共同作用，也就是所谓的细胞核和线粒体的Cross talk作用。线粒体生物合成的过程大约需要 1000多个核基因和 13个线粒体基因共同参与来完成。
大多数的线粒体蛋白由细胞核基因编码并在线粒体外合成，合成的蛋白通过复杂的机制运输到线粒体内部。其他a的 13种多肽包括还原型辅酶Ⅰ（Reduced Form Of Nicotinamide-Adenine Dinucleotid，NADH）脱氢酶的 7个亚基、细胞色素C氧化酶的 3个亚基、F 0 F 1 ATP酶的 2个亚基和细胞色素b由mtDNA编码并在线粒体内合成，同时哺乳动物mtDNA还在线粒体内编码蛋白质合成关键的 2个rRNA和 22个tRNA。哺乳动物细胞内呼吸酶复合体的装配和功能发挥同样需要线粒体基因和核基因的协同表达和共同作用 [6] 。
研究线粒体的结构和功能，特别在骨骼肌是件非常有意义的事情。根据代谢及收缩特性骨骼肌可以分为 3类。在人类骨骼肌中，最常用的分类方法是根据肌球蛋白重链亚型分类，包括慢收缩的Ⅰ型肌纤维和快收缩的Ⅱa和Ⅱx（曾经称之为Ⅱb）型肌纤维。由于每种肌纤维类型拥有各自稳态的线粒体含量，因此其耐力能力不同。人类中，尽管肌纤维中存在大量重叠现象，但Ⅰ型肌纤维具有最大的线粒体含量，其次为Ⅱa和Ⅱx型肌纤维。不同肌纤维间如此宽泛的线粒体含量清晰地提示肌球蛋白表达和线粒体生物合成存在独立的调节。由于耐力训练中重复锻炼时各种肌纤维类型均被招募，并且可以导致所有肌纤维类型中线粒体含量增加 [6-8] ，从而使抗疲劳能力产生较大的功能性适应。同时，肌肉在训练过程中产生的适应并不依赖肌球蛋白重链组份的任何本质改变。
在骨骼肌废用时（如微重力、去神经、固定不动、久坐的生活方式或衰老）骨骼肌含量减少。幸运的是，骨骼肌是高度“可塑的”，这一术语被Dirk Pette提出用来描述骨骼肌对肌肉利用、废用及进化或神经影响可以改变其基因表达特性及表型的高度可塑性。同样，线粒体在形式和分配上呈现出惊人的可塑性，虽然它的内部结构高度保守，但其外膜是可变形的。线粒体具有广大的网状结构 [9] 。在生长的细胞中，这些网状结构是动态的，许多微管不断分支而后再形成一个新的动态的管状网络 [10] 。线粒体的管状网络看似“静止”，但实际上不停地发生线粒体融合和分裂，以维持细胞器的相对平衡和整体构造 [11] 。也就是说，新线粒体的产生源于线粒体融合，而线粒体生物合成则是一个通过分裂和融合平衡打破而最终趋向融合的过程。