Het proces waarbij energie wordt overgedragen naar een molecuul dat de cel kan gebruiken als brandstof voor zijn activiteiten, wordt cellulaire ademhaling genoemd. Cellulaire ademhaling vindt plaats in de mitochondriën van cellen en omvat de afbraak van glucose, een soort suiker, om ATP (adenosinetrifosfaat) te produceren, de universele energievaluta van cellen.

Het proces van cellulaire ademhaling kan in drie hoofdfasen worden verdeeld:

Glycolyse :Dit is de eerste fase van cellulaire ademhaling en vindt plaats in het cytoplasma van de cel. Tijdens de glycolyse wordt één molecuul glucose afgebroken tot twee moleculen pyruvaat. Tijdens deze fase worden ook ATP en NADH (nicotinamide-adenine-dinucleotide), een hoogenergetische elektronendrager, geproduceerd.

Pyruvaatoxidatie :In deze fase worden de tijdens de glycolyse geproduceerde pyruvaatmoleculen verder afgebroken tot acetyl-CoA. Dit proces resulteert ook in de productie van NADH en FADH2 (flavine-adenine-dinucleotide), een andere elektronendrager met hoge energie.

Citroenzuurcyclus (Krebs-cyclus) :Dit is de laatste fase van cellulaire ademhaling en vindt plaats in de mitochondriën. Tijdens de citroenzuurcyclus wordt acetyl-CoA afgebroken tot kooldioxide en water. Tijdens deze fase worden ook ATP, NADH en FADH2 geproduceerd.

De NADH- en FADH2-moleculen die tijdens cellulaire ademhaling worden geproduceerd, worden vervolgens gebruikt in de elektronentransportketen, een reeks eiwitcomplexen die zich in het binnenmembraan van de mitochondriën bevinden. De elektronentransportketen leidt de elektronen van NADH en FADH2 door een reeks redoxreacties, die een elektrochemische gradiënt over het membraan genereren. Deze gradiënt wordt gebruikt om de synthese van ATP aan te sturen via een proces dat oxidatieve fosforylatie wordt genoemd.

Over het geheel genomen is cellulaire ademhaling een complex en efficiënt proces dat cellen in staat stelt de chemische energie die is opgeslagen in glucose om te zetten in ATP, dat kan worden gebruikt om verschillende cellulaire activiteiten aan te drijven, zoals spiercontractie, overdracht van zenuwimpulsen en chemische synthese.