Cellulaire ademhaling vindt plaats in drie hoofdfasen:glycolyse, de Krebs-cyclus (ook bekend als de citroenzuurcyclus) en oxidatieve fosforylering. Hier is een samenvatting van de ATP-opbrengst van elke fase:

1. Glycolyse (1 netto ATP):

- Glycolyse vindt plaats in het cytoplasma en is de eerste fase van cellulaire ademhaling.

- Tijdens de eerste stappen van de glycolyse worden twee moleculen ATP verbruikt.

- Vier moleculen ATP worden later tijdens de glycolyse geproduceerd door de fosforylatie van ADP op substraatniveau.

- De netto winst uit glycolyse is 4 ATP minus de 2 gebruikte ATP, resulterend in 1 netto ATP-molecuul.

2. Krebs-cyclus (2 netto ATP):

- De Krebs-cyclus vindt plaats in de mitochondriale matrix.

- Acetyl CoA, afkomstig van de afbraak van glucose of vetzuren, komt in de cyclus terecht.

- Tijdens de cyclus worden hoogenergetische moleculen gegenereerd, die vervolgens worden gebruikt om ATP te produceren.

- Voor elke acetyl-CoA die de cyclus binnengaat, worden 3 moleculen NADH, 2 moleculen FADH2 en 1 molecuul GTP (dat kan worden uitgewisseld voor ATP) geproduceerd.

- Dit levert in totaal 12 potentiële ATP-moleculen op (3 NADH x 3 ATP + 2 FADH2 x 2 ATP + 1 GTP x 1 ATP).

- Er worden echter 2 ATP-moleculen gebruikt in de cyclus voor de activering van acetyl-CoA, dus de netto winst uit de Krebs-cyclus is 2 ATP-moleculen.

3. Oxidatieve fosforylering (tot 34 netto ATP):

- Oxidatieve fosforylering vindt plaats in het binnenste mitochondriale membraan.

- Tijdens dit proces passeren de NADH en FADH2, geproduceerd tijdens de glycolyse en de Krebs-cyclus, hun elektronen door de elektronentransportketen, waardoor een elektrochemische protonengradiënt ontstaat.

- ATP-synthase gebruikt de energie uit deze gradiënt om ADP door middel van oxidatieve fosforylering om te zetten in ATP.

- Voor elk NADH-molecuul worden ongeveer 3 moleculen ATP geproduceerd, en 2 moleculen ATP voor elk FADH2-molecuul.

- Glycolyse en de Krebs-cyclus produceren in totaal 10 NADH- en 2 FADH2-moleculen per glucosemolecuul.

- Daarom is de potentiële ATP-opbrengst uit oxidatieve fosforylering 34 ATP (10 NADH x 3 ATP + 2 FADH2 x 2 ATP).

Samengevat:

- Glycolyse:1 netto ATP

- Krebs-cyclus:2 netto ATP

- Oxidatieve fosforylering:tot 34 netto ATP

Wanneer alle fasen worden gecombineerd, kan de volledige afbraak van één molecuul glucose via cellulaire ademhaling potentieel 37 netto ATP-moleculen opleveren. (1 netto ATP uit glycolyse, 2 netto ATP uit de Krebs-cyclus en 34 ATP uit oxidatieve fosforylatie). Door dit proces kan de cel ATP genereren, de primaire energievaluta voor cellulaire functies.