Alle levende wezens hebben energie nodig om te overleven, dus cellen spenderen veel energie aan het omzetten van energie in een vorm die kan worden verpakt en gebruikt. Naarmate dieren evolueerden, is ook de complexiteit van de energieproductiesystemen toegenomen. Het ademhalingssysteem, het spijsverteringsstelsel, de bloedsomloop en het lymfestelsel zijn alle lichaamsdelen bij de mens die nodig zijn om energie te vangen in een enkele molecule die het leven kan ondersteunen.

ATP

De de bedoeling van cellulaire ademhaling is om ATP te genereren, of adenosinetrifosfaat, het belangrijkste energieopslag- en overdrachtsmolecuul van de cel. ATP is een complex molecuul dat een paar verschillende moleculaire ringstructuren bevat, maar het belangrijkste om te onthouden is de drie aangehechte fosfaatgroepen, waarvan de naam trifosfaat is afgeleid. ATP wordt gebruikt om processen zoals spiercontractie te ondersteunen, op welk moment het een molecuul van ADP wordt, of adenosinedifosfaat. Bij cellulaire ademhaling wordt ADP uitgerust met fosfaat om opnieuw ATP te worden.

Katabolische reactie

Chemische energie wordt gegenereerd door de afbraak van moleculen. Er zijn veel manieren om deze reactie te beschrijven, maar de term katabolisme wordt gebruikt om de exacte afbraak van moleculen voor energie in de cel te beschrijven. In het geval van ATP geeft de verwijdering van een fosfaatgroep een grote hoeveelheid vrije energie af, waardoor het molecuul voor werk kan worden gebruikt. De chemische reactie vindt plaats door hydrolyse, waarbij de ontleding van een stof gepaard gaat met de insertie van een watermolecuul tussen twee bindingen. Zodra de derde fosfaatgroep is verwijderd, heeft ADP er nog maar twee over. Dit is de reden waarom een ​​enkele fosfaatgroep ADP naar ATP zal herstellen.

Glucose

Energie komt het proces van cellulaire ademhaling in de vorm van glucose binnen, een eenvoudige suiker die wordt verteerd en afgebroken van complexe koolhydraten, en vervolgens in de cellen gebracht via de bloedsomloop van het lichaam. Glucose is een veel voorkomende en gemakkelijk aan te passen molecule. Planten synthetiseren glucose als een eindproduct in het proces dat bekend staat als fotosynthese door lichtenergie om te zetten in chemische energie.

Energie-extractie

Dieren, aan de andere kant, halen energie uit glucose met de intentie om ATP als eindresultaat produceren. In tegenstelling tot fotosynthese, blijft de energie in dezelfde vorm. Het begint als chemische energie en eindigt als chemische energie. Dit wordt bereikt door het modificeren van glucose in een zeer complexe en betrokken route om de benodigde energie te extraheren om ADP opnieuw in te stellen op ATP. Met andere woorden, als de afbraak van ATP-benodigdheden werkt voor het lichaam, dan zal een externe energiebron moeten worden afgebroken om ATP te herstellen, omdat de energie niet opnieuw kan worden opgevangen en slechts een weg door het systeem stroomt.

Energieopbrengst

Van een enkel molecuul glucose kan een cel een netto opbrengst van 36 moleculen ATP genereren. Het grootste deel van de energie in een organisme gaat echter verloren als warmte, dus het proces is zeer inefficiënt. In feite zorgen alle energie vrijmakende reacties voor warmte. De energie die achterblijft kan worden ingezet om een ​​organisme actief en levend te houden.