La respiration cellulaire est un ensemble de réactions métaboliques qui ont lieu dans les cellules des organismes pour convertir l'énergie biochimique des nutriments en adénosine triphosphate (ATP), puis libérer des déchets. Ce processus est essentiel à la survie de tous les organismes vivants car l’ATP constitue la principale monnaie énergétique des cellules.

L’équation chimique globale de la respiration cellulaire peut être résumée comme suit :

C6H12O6 (glucose) + 6O2 (oxygène) -> 6CO2 (dioxyde de carbone) + 6H2O (eau) + énergie (sous forme d'ATP)

Dans cette équation, le glucose, une molécule de sucre à six carbones, est décomposé en présence d'oxygène par une série de réactions catalysées par des enzymes. Au cours de ce processus, les liaisons au sein du glucose sont réorganisées et l'énergie libérée est utilisée pour synthétiser des molécules d'ATP.

Le processus de respiration cellulaire peut être divisé en trois étapes principales :la glycolyse, le cycle de Krebs (également connu sous le nom de cycle de l'acide citrique) et la phosphorylation oxydative.

1. Glycolyse :

- Présent dans le cytoplasme.

- Le glucose est décomposé en deux molécules de pyruvate (une molécule à trois carbones).

- 2 molécules d'ATP sont utilisées, et 4 molécules d'ATP sont gagnées (gain net de 2 ATP).

- 2 molécules NADH sont produites.

2. Cycle de Krebs :

- Se produit dans les mitochondries.

- Chaque molécule de pyruvate issue de la glycolyse est ensuite décomposée et combinée avec la coenzyme A pour former l'acétyl CoA.

- Au cours de plusieurs réactions, l'acétyl CoA est oxydé pour libérer du CO2 et produire des molécules d'ATP, NADH et FADH2.

3. Phosphorylation oxydative :

- Se produit également dans les mitochondries.

- Les molécules NADH et FADH2 produites lors de la glycolyse et du cycle de Krebs transmettent leurs électrons à la chaîne de transport d'électrons, créant un gradient électrochimique à travers la membrane mitochondriale.

- Le flux de protons à travers l'enzyme ATP synthase utilise ce gradient pour produire des molécules d'ATP via un processus appelé chimiosmose.

En fin de compte, la respiration cellulaire convertit l’énergie chimique stockée dans le glucose en monnaie énergétique utilisable par la cellule, l’ATP. L'ATP produit est ensuite utilisé par les cellules pour remplir diverses fonctions, notamment la contraction musculaire, la transmission de l'influx nerveux, la synthèse chimique et le transport actif de molécules à travers les membranes.