Cellulaire ademhaling is een reeks metabolische reacties die plaatsvinden in de cellen van organismen om biochemische energie uit voedingsstoffen om te zetten in adenosinetrifosfaat (ATP) en vervolgens afvalproducten vrij te geven. Dit proces is essentieel voor het voortbestaan ​​van alle levende organismen, omdat ATP dient als de belangrijkste energievaluta voor cellen.

De algemene chemische vergelijking voor cellulaire ademhaling kan als volgt worden samengevat:

C6H12O6 (glucose) + 6O2 (zuurstof) -> 6CO2 (kooldioxide) + 6H2O (water) + energie (als ATP)

In deze vergelijking wordt glucose, een suikermolecuul met zes koolstofatomen, afgebroken in aanwezigheid van zuurstof via een reeks door enzym gekatalyseerde reacties. Tijdens dit proces worden de bindingen in glucose herschikt en wordt de vrijkomende energie gebruikt om ATP-moleculen te synthetiseren.

Het cellulaire ademhalingsproces kan verder worden onderverdeeld in drie hoofdfasen:glycolyse, de Krebs-cyclus (ook bekend als de citroenzuurcyclus) en oxidatieve fosforylering.

1. Glycolyse:

- Komt voor in het cytoplasma.

- Glucose wordt afgebroken tot twee pyruvaatmoleculen (een molecuul met drie koolstofatomen).

- Er worden 2 ATP-moleculen gebruikt en er worden 4 ATP-moleculen gewonnen (netto winst van 2 ATP).

- Er worden 2 NADH-moleculen geproduceerd.

2. Krebs-cyclus:

- Komt voor in de mitochondriën.

- Elk pyruvaatmolecuul uit de glycolyse wordt verder afgebroken en gecombineerd met co-enzym A om Acetyl CoA te vormen.

- Tijdens meerdere reacties wordt Acetyl CoA geoxideerd om CO2 vrij te geven en ATP-, NADH- en FADH2-moleculen te produceren.

3. Oxidatieve fosforylering:

- Komt ook voor in de mitochondriën.

- NADH- en FADH2-moleculen geproduceerd tijdens de glycolyse en de Krebs-cyclus geven hun elektronen door aan de elektronentransportketen, waardoor een elektrochemische gradiënt over het mitochondriale membraan ontstaat.

- De stroom van protonen door het ATP-synthase-enzym gebruikt deze gradiënt om ATP-moleculen te produceren via een proces dat chemiosmose wordt genoemd.

Uiteindelijk zet cellulaire ademhaling de chemische energie die is opgeslagen in glucose om in de bruikbare energievaluta van de cel, ATP. Het geproduceerde ATP wordt vervolgens door cellen gebruikt om verschillende functies uit te voeren, waaronder spiercontractie, overdracht van zenuwimpulsen, chemische synthese en actief transport van moleculen door membranen.