人體的ATP有95%為線粒體所提供，合成的ATP通過線粒體內膜ADP/ATP載體與細胞質中的ADP交換進入細胞質，參與細胞的各種需能過程，因此線粒體與細胞維持正常功能密切相關。線粒體在呼吸氧化過程中，將所產生的能量以電化學勢能儲存于線粒體內膜，在內膜兩側造成質子及其他離子濃度的不對稱分布而形成線粒體膜電位(Mitochondrial membrane potential，MMP)。正常的MMP是維持線粒體進行氧化磷酸化、產生三磷酸腺苷的先決條件, MMP的穩定有利于維持細胞的正常生理功能。
近年來研究發現多種細胞在不同因子作用下發生凋亡時均伴有MMP的下降，線粒體氧化磷酸化過程中起偶聯作用的MMP在細胞凋亡早期病理變化以前就開始下降，該過程早于DNA片段化，目前線粒體膜電位下降被廣泛認為是細胞凋亡過程中最早發生的事件之一。
常見研究線粒體膜電位的熒光探針有：
1.JC-1
JC-1也稱CBIC2(3)，是一種廣泛用于檢測線粒體膜電位(mitochondrial?membrane?potential)△Ψm的理想熒光探針。可以檢測細胞、組織或純化的線粒體膜電位。在線粒體膜電位較高時，JC-1聚集在線粒體的基質(matrix)中，形成聚合物(J-aggregates)，可以產生紅色熒光；在線粒體膜電位較低時，JC-1不能聚集在線粒體的基質中，此時JC-1為單體(monomer)，可以產生綠色熒光。這樣就可以非常方便地通過熒光顏色的轉變來檢測線粒體膜電位的變化。JC-1單體可采用488或514nm激光激發，發出綠色熒光波長為529nm左右；JC-1聚合物(J-aggregates)的最大激發波長為585nm，發出紅色波長為590nm。
2.Rhodamine?123
Rhodamine?123（羅丹明123）是一種可透過細胞膜的陽離子熒光染料，在正常細胞中能夠依賴線粒體跨膜電位進入線粒體基質，熒光強度減弱或消失。在細胞凋亡發生時，線粒體膜完整性破壞，線粒體膜通透性轉運孔開放，引起線粒體跨膜電位(ΔΨm)?的崩潰，Rh123?重新釋放出線粒體，從而發出強黃綠色熒光，通過熒光信號的強弱來檢測線粒體膜電位的變化和凋亡的發生，可用于培養的細胞或從組織中提取出的線粒體的膜電位檢測。
3.TMRM
Tetramethylrhodamine,?methyl?ester?(TMRM)也是一種可透過細胞膜的陽離子熒光染料，單激光激發和單熒光發射峰。可用543nm激光激發，發射橙紅色熒光波長在580nm左右。相對其他熒光探針，TMRM具有許多優點如染料在線粒體積累僅源于膜電位變更；相對毒性更小；和細胞器結合率低；適合做線粒體膜電位的定量分析等。
線粒體膜電位的降低與線粒體通透性轉換孔的開放一致，導致細胞色素C釋放到細胞質中，進而引發細胞凋亡級聯中的其他下游事件。 這些試劑盒經過單獨優化，可兼容流式細胞儀，熒光顯微鏡或熒光酶標儀，對細胞凋亡激活劑和抑制劑進行篩選。