Aërobe ademhaling is een metabolische route die zuurstof gebruikt om glucose en andere organische moleculen af ​​te breken, waarbij energie vrijkomt in de vorm van ATP. Het komt voor in de mitochondriën van eukaryote cellen en kan worden onderverdeeld in drie fasen:glycolyse, de Krebs-cyclus (of citroenzuurcyclus) en oxidatieve fosforylering.

Elke fase van de aërobe ademhaling omvat een reeks gekoppelde reacties waarbij energie in een bruikbare vorm vrijkomt. Hier is een kort overzicht van de gekoppelde reacties:

1. Glycolyse:

- Glucose wordt afgebroken tot twee pyruvaatmoleculen.

- Elk molecuul glucose levert twee netto-moleculen ATP (adenosinetrifosfaat) via fosforylering op substraatniveau.

- Er worden twee moleculen NADH (nicotinamide-adenine-dinucleotide) geproduceerd, die elk twee hoogenergetische elektronen dragen.

2. Krebs-cyclus:

- Elk molecuul pyruvaat uit de glycolyse komt in de Krebs-cyclus terecht.

- Via meerdere enzymatische stappen wordt de acetylgroep uit pyruvaat geoxideerd om CO2 te produceren en ATP, NADH en FADH2 (flavine-adenine-dinucleotide) te genereren.

- Voor elke draai van de Krebs-cyclus worden drie moleculen NADH, twee moleculen FADH2 en twee moleculen ATP geproduceerd.

3. Oxidatieve fosforylering:

- NADH- en FADH2-moleculen uit de glycolyse en de Krebs-cyclus doneren hun hoogenergetische elektronen aan de elektronentransportketen (ETC).

- De ETC is een reeks membraangebonden eiwitcomplexen die de overdracht van elektronen van NADH en FADH2 naar zuurstof vergemakkelijken.

- Terwijl elektronen door de ETC bewegen, wordt hun energie gebruikt om waterstofionen (H+) door het mitochondriale membraan te pompen, waardoor een protonengradiënt ontstaat.

- De protongradiënt drijft de synthese van ATP aan via een laatste enzym dat ATP-synthase wordt genoemd.

Samenvattend omvat aërobe ademhaling gekoppelde reacties bij glycolyse, de Krebs-cyclus en oxidatieve fosforylering. Elke fase is met elkaar verbonden en de energie die vrijkomt bij de afbraak van glucose wordt opgevangen en opgeslagen als ATP-moleculen, de cellulaire valuta voor energieoverdracht. Door dit proces kunnen cellen de energie die is opgeslagen in organische moleculen efficiënt benutten en omzetten in een bruikbare vorm voor verschillende cellulaire activiteiten.