De energie die nodig is voor de stofwisseling komt voornamelijk uit de afbraak van glucose, een eenvoudige suiker, via het proces van cellulaire ademhaling. Cellulaire ademhaling is een reeks chemische reacties die plaatsvinden in de cellen van organismen om biochemische energie uit voedingsstoffen om te zetten in adenosinetrifosfaat (ATP), de belangrijkste energievaluta van cellen. Hier is een overzicht van het proces:

1. Glycolyse: Dit gebeurt in het cytoplasma en is de eerste fase van cellulaire ademhaling. Tijdens de glycolyse wordt glucose afgebroken tot twee pyruvaatmoleculen, samen met een kleine hoeveelheid ATP en NADH (nicotinamide-adenine-dinucleotide), een elektronendrager.

2. Pyruvaatverwerking: De pyruvaatmoleculen die bij de glycolyse worden geproduceerd, worden omgezet in een molecuul dat acetylco-enzym A (acetyl-CoA) wordt genoemd.

3. Citroenzuurcyclus (Krebs-cyclus): De acetyl-CoA-moleculen komen in de citroenzuurcyclus terecht, een reeks chemische reacties die plaatsvinden in de mitochondriën. Tijdens deze cyclus worden de acetylgroepen van acetyl-CoA geoxideerd, waarbij koolstofdioxide vrijkomt en ATP, NADH en FADH2 (flavine-adenine-dinucleotide) worden gegenereerd.

4. Elektronentransportketen (ETC): De NADH- en FADH2-moleculen die worden gegenereerd bij de glycolyse en de citroenzuurcyclus dragen hoogenergetische elektronen. Deze elektronen worden overgedragen via de ETC, een reeks eiwitcomplexen die zich in het binnenste mitochondriale membraan bevinden. Terwijl de elektronen door deze complexen gaan, wordt hun energie gebruikt om waterstofionen (H+) door het membraan te pompen, waardoor een protonengradiënt ontstaat.

5. ATP-synthese: De protonengradiënt die tot stand wordt gebracht door de elektronentransportketen drijft de laatste fase van cellulaire ademhaling aan, genaamd ATP-synthese. ATP-synthase, een enzym, gebruikt de energie uit de protonenstroom om ATP uit ADP (adenosinedifosfaat) te synthetiseren.

Over het geheel genomen wordt de energie die vrijkomt tijdens de afbraak van glucose door cellulaire ademhaling opgevangen en opgeslagen in de vorm van ATP-moleculen. Deze ATP-moleculen kunnen vervolgens worden gebruikt om verschillende cellulaire processen en activiteiten te voeden die energie vereisen, zoals spiercontractie, overdracht van zenuwimpulsen en chemische synthese.