Cellulaire ademhaling, het proces waarbij cellen adenosinetrifosfaat (ATP) genereren uit organische moleculen zoals glucose, is verdeeld in drie hoofdfasen:glycolyse, de citroenzuurcyclus (ook bekend als de Krebs-cyclus) en oxidatieve fosforylering. Dit proces is veel efficiënter in aanwezigheid van zuurstof.

Dit is de reden waarom er meer ATP wordt gegenereerd uit glucose in aanwezigheid van zuurstof:

1. Volledige afbraak van glucose:

In aanwezigheid van zuurstof ondergaat glucose een volledige afbraak via zowel de glycolyse als de citroenzuurcyclus. Elk glucosemolecuul wordt afgebroken tot kooldioxide (CO2) en water (H2O), waarbij een aanzienlijke hoeveelheid energie vrijkomt.

2. Elektronentransportketen en oxidatieve fosforylatie:

De aanwezigheid van zuurstof maakt het functioneren van de elektronentransportketen mogelijk, een reeks eiwitcomplexen die zich in het binnenmembraan van de mitochondriën bevinden. Tijdens oxidatieve fosforylering passeren elektronen van NADH en FADH2 (gegenereerd tijdens glycolyse en de citroenzuurcyclus) de elektronentransportketen. Dit proces creëert een elektrochemische gradiënt over het mitochondriale membraan, die de synthese van ATP aandrijft.

3. Efficiëntie van ATP-productie:

Elk molecuul glucose levert maximaal 36-38 moleculen ATP op in aanwezigheid van zuurstof door oxidatieve fosforylering. Aan de andere kant wordt glucose bij afwezigheid van zuurstof inefficiënt afgebroken door middel van fermentatie, waardoor slechts 2 moleculen ATP ontstaan.

4. Acetyl CoA Toegang tot de citroenzuurcyclus:

Bij afwezigheid van zuurstof wordt pyruvaat, het product van de glycolyse, omgezet in lactaat of ethanol. Wanneer er echter zuurstof aanwezig is, komt pyruvaat in de citroenzuurcyclus terecht, waardoor verdere energie-extractie mogelijk is door volledige oxidatie.

Samenvattend zorgt de aanwezigheid van zuurstof voor een volledige afbraak van glucose, efficiënte energie-extractie via de elektronentransportketen en oxidatieve fosforylering, en opname van Acetyl CoA in de citroenzuurcyclus. Deze factoren resulteren gezamenlijk in een aanzienlijk hogere ATP-productie uit glucose in de aanwezigheid van zuurstof vergeleken met de afwezigheid ervan.