تقريبا كل الطاقة التي تستخدمها الخلايا تأتي من الروابط التي تشكل مركبات عضوية معقدة. يتم تقسيم هذه المركبات العضوية إلى جزيئات أبسط ، مثل الجلوكوز. في وقت لاحق ، تستخرج الخلايا الطاقة من الجلوكوز على مدى العديد من التفاعلات الكيميائية – وهي عملية تسمى التنفس الخلوي.
يمكن أن يحدث التنفس الخلوي في وجود أو عدم وجود الأكسجين ، ويشار إليهما بالتنفس الهوائي واللاهوائي على التوالي. في وجود الأكسجين ، يبدأ التنفس الخلوي بتحلل السكر ويستمر بأكسدة البيروفات ودورة حمض الستريك والفسفرة المؤكسدة.
يبدأ التنفس الخلوي الهوائي واللاهوائي بتحلل السكر. ينتج عن التحلل السكري ربحاً صافياً لاثنين من جزيئات البيروفات ، وجزيئين من NADH ، وجزيئين من جزيئات أدينوسين ثلاثي الفوسفات (أربعة ناتجة ناقص اثنين مستخدمة أثناء تحلل السكر الذي يتطلب طاقة). بالإضافة إلى هذه المنتجات الرئيسية ، ينتج عن التحلل السكري جزيئين من الماء واثنين من أيونات الهيدروجين.
في الخلايا التي تقوم بالتنفس اللاهوائي ، يعتبر تحلل السكر هو المصدر الأساسي للأدينوسين ثلاثي الفوسفات. هذه الخلايا تستخدم التخمير لتحويل NADH من تحلل السكر مرة أخرى إلى NAD+ ، وهو أمر ضروري لمواصلة تحلل السكر. تحلل السكر هو أيضاً المصدر الأساسي للأدينوسين ثلاثي الفوسفات لخلايا الدم الحمراء في الثدييات الناضجة ، والتي تفتقر إلى الميتوكوندريا. تعتمد الخلايا السرطانية والخلايا الجذعية على التحلل الهوائي للأدينوسين ثلاثي الفوسفات.
تستمر الخلايا التي تستخدم التنفس الهوائي في تكسير البيروفات بعد تحلل السكر عن طريق أكسدة البيروفات ودورة حمض الستريك والفسفرة المؤكسدة. تعمل أكسدة البيروفات على تحويل البيروفات من تحلل السكر إلى أسيتيل CoA _ المدخل الأساسي لدورة حمض الستريك. يتم تجديد NAD+ لاستمرار تحلل السكر أثناء الفسفرة المؤكسدة ، عندما يقوم NADH بنقل الإلكترونات والتبرع بها إلى سلسلة نقل الإلكترون ، ليصبح NAD +.
إن أدينوسين ثلاثي الفوسفات الناقل للطاقة هو المنتج الرئيسي للتنفس الخلوي. على الرغم من أن الفسفرة المؤكسدة تنتج معظم أدينوسين ثلاثي الفوسفات الناتج عن التنفس الهوائي ، يتم إنتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات أيضاً أثناء تحلل السكر ودورة حمض الستريك.
