主要是指线粒体功能障碍或线粒体病，这类疾病由于遗传性氧化磷酸化功能缺陷导致ATP合成障碍，从而引发一系列复杂的临床表现。线粒体病可发生于任何年龄阶段，多呈慢性进展，可累及多个系统。
一、中枢神经系统损害
精神发育迟滞：表现为智力发展落后于同龄儿童。
心理障碍与精神障碍：如焦虑、抑郁等情绪问题。
认知障碍：包括记忆力减退、注意力不集中等。
共济失调：表现为行走不稳、协调性差。
偏头痛：反复发作的头痛，可能伴有恶心、呕吐等症状。
痫性发作：即癫痫发作，表现为意识丧失、抽搐等。
脊髓病、急性偏盲、失语等卒中样表现：类似于中风的症状，如偏瘫、失语等。
二、骨骼肌损害
运动不耐受：轻度活动后即感疲劳，休息后好转。
肌无力：肌肉力量减弱，影响日常活动。
骨骼肌溶解：严重的骨骼肌损害可能导致肌肉溶解，引起急性肾功能衰竭等严重后果。
三、眼外肌与眼球损害
眼外肌瘫痪：表现为眼睑下垂、眼球运动障碍等。
眼球活动受限：眼球转动不灵活。
皮层盲、色素性视网膜病、视神经病、白内障：影响视力，甚至导致失明。
四、听神经损害
听力丧失：特别是感音神经性耳聋，可能由线粒体DNA突变引起。
五、周围神经损害
感觉神经病和交感神经病：表现为感觉异常、自主神经功能紊乱等。
六、其他系统损害
心脏受累：心肌病是线粒体病常见的表现之一，可表现为心肌运动功能减退、向心性肥厚、心脏传导阻滞、心律不齐等。
发育营养障碍：宫内发育迟缓、生后生长发育缓慢等。
肾脏损害：如Fanconi综合征的近端肾小管病、肾病综合征和肾小管间质肾病等。
消化系统症状：胃肠道反流、胃排空延迟、腹泻、便秘、周期性呕吐、假性肠梗阻、胰腺炎、肝功能衰竭等。
血液系统症状：铁粒幼细胞性贫血，可能合并中性粒细胞减少及血小板减少。
皮肤改变：包括暴露处的花斑状色素沉着、手足发绀、多毛症、秃发症和毛发异常等。
七、特殊综合征表现
Keams-Sayre综合征：主要表现为慢性进行性眼外肌瘫痪、视网膜色素变性以及心脏传导阻滞。
线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作综合征：表现为突然出现的卒中样发作，如偏瘫、偏盲或皮质盲、反复癫痫发作、偏头痛和呕吐等。