線粒體DNA分子 是線粒體中的遺傳物質，線粒體能為細胞產生能量(ATP)，是在細胞線粒體內發現的脫氧核糖核酸特殊形態。線粒體是為細胞提供能量(ATP)的細胞器。一個線粒體中一般有多個DNA分子。它們攜帶著自己的DNA--mtDNA，而這些基因的突變能引起線粒體疾病。雖然疾病癥狀是多變的，但大腦、肌肉和心臟等耗能較多的器官通常會受到影響。由於線粒體會通過卵細胞傳遞，相關疾病會遺傳自母親。
研究人員發明了轉換卵細胞基因材料的方法，用擁有健康線粒體的卵細胞取代攜帶錯誤線粒體DNA分子 的卵細胞。結果是，胚胎會攜帶來自母親和父親的核DNA，以及卵細胞捐獻者的線粒體DNA分子。mtDNA雖能合成蛋白質，但其種類十分有限。迄今已知，mtDNA編碼的RNA和
多肽有：線粒體核糖體中2種rRNA(12S及16S)，22種tRNA，13種多肽(每種約含50個
氨基酸殘基)。組成線粒體各部分的蛋白質，絕大多數都是由核DNA編碼並在細胞質核糖體上合成后再運送到線粒體各自的功能位點上。