Cellulaire ademhaling is het proces waarbij cellen glucose (een suiker) omzetten in kooldioxide en water. Daarbij komt energie vrij in de vorm van een molecule genaamd adenosine trifosfaat of ATP. Omdat zuurstof nodig is om deze reactie aan te drijven, wordt cellulaire ademhaling ook beschouwd als een soort 'brandende' reactie waarbij een organisch molecuul (glucose) wordt geoxideerd of verbrand, waarbij energie vrijkomt in het proces.

Cellen hebben ATP-energie nodig om alle functies uit te voeren die nodig zijn voor het leven. Maar hoeveel ATP hebben we nodig? Als onze eigen cellen ATP niet constant zouden vervangen door cellulaire ademhaling, zouden we bijna ons hele lichaamsgewicht in ATP op één dag opgebruiken.

Cellulaire ademhaling vindt plaats in drie stappen: glycolyse, de citroenzuurcyclus en oxidatieve fosforylering.
Enzymen

Enzymen zijn eiwitten die chemische reacties katalyseren, of de snelheid ervan beïnvloeden, zonder zelf te worden veranderd in het proces. Specifieke enzymen katalyseren elke cellulaire reactie.

De belangrijkste rol van enzymen tijdens de ademhalingsreactie is om te helpen bij het overbrengen van elektronen van het ene molecuul naar het andere. Deze overdrachten worden "redox" -reacties genoemd, waarbij het verlies van elektronen uit één molecuul (oxidatie) moet samenvallen met de toevoeging van elektronen aan een andere stof (reductie).
Glycolyse

Deze eerste stap van de ademhaling reactie vindt plaats in het cytoplasma, of vloeistof, van de cel. Glycolyse bestaat uit negen afzonderlijke chemische reacties, elk gekatalyseerd door een specifiek enzym.

De belangrijkste spelers in glycolyse zijn het enzym dehydrodgenase en een co-enzym (niet-eiwithelper) genaamd NAD +. Dehydrodgenase oxideert glucose door twee elektronen eruit te strippen en deze over te dragen naar NAD +. Daarbij wordt glucose "gesplitst" in twee moleculen pyruvaat, die de reactie voortzetten.
De citroenzuurcyclus

De tweede stap van de ademhalingsreactie vindt plaats in een celorganel, de mitochondria, dat vanwege hun rol in ATP-productie worden "krachtfabrieken" voor de cel genoemd.

Net voordat de citroenzuurcyclus begint, wordt pyruvaat "verzorgd" voor de reactie door te worden omgezet in een hoogenergetische stof genaamd acetyl co-enzym A of acetyl-CoA.

Specifieke enzymen die zich in de mitochondria bevinden, voeden vervolgens de vele reacties waaruit de citroenzuurcyclus bestaat (ook bekend als de Krebs-cyclus) door chemische bindingen te herschikken en deel te nemen aan meer redoxreacties .

Bij het voltooien van deze stap verlaten elektronen-dragende moleculen de citroenzuurcyclus en beginnen de derde stap.
Oxidatieve fosforylering

De laatste stap van de ademhalingsreactie, ook wel de elektron transportketen, is waar de ener De uitbetaling vindt plaats voor de cel. Tijdens deze stap drijft zuurstof een keten van elektronenbewegingen over het membraan van de mitochondriën aan. Deze overdracht van elektronen versterkt het vermogen van het enzym ATP-synthase om 38 moleculen ATP te produceren.