新陈代谢是生物体内维持生命活动所必需的一系列化学反应的总称，涉及能量的获取、转换、利用以及物质的合成与分解。线粒体作为细胞内的“能量工厂”，在新陈代谢过程中发挥着至关重要的作用。
线粒体在新陈代谢中的主要功能是通过氧化磷酸化过程产生ATP（三磷酸腺苷），这是细胞可以直接利用的能量形式。在线粒体内膜上，一系列电子传递链的蛋白质复合物通过氧化还原反应传递电子，并驱动质子从线粒体基质泵出至膜间隙，形成质子梯度。随后，质子通过ATP合成酶返回线粒体基质，这一过程中释放的能量被用于合成ATP。
线粒体还参与脂肪酸和氨基酸的氧化过程，脂肪酸通过β-氧化分解为乙酰辅酶A，进而进入三羧酸循环进行进一步氧化；氨基酸则通过脱氨作用或其他途径转化为中间代谢产物，最终也进入三羧酸循环。这些过程不仅为细胞提供了能量，还产生了合成其他生物分子所需的原料。
此外，线粒体还参与细胞内钙离子稳态的调节，对细胞凋亡、细胞周期和细胞分化等生物过程产生重要影响。通过调控这些过程，线粒体有助于维持细胞内的稳态和适应环境变化。
需要注意的是，线粒体功能障碍会导致新陈代谢异常，从而引发一系列疾病。例如，线粒体疾病通常表现为能量代谢障碍、肌肉疲劳、神经系统异常等症状。