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La respiration aérobie est le processus cellulaire qui transforme le glucose et l'oxygène en énergie, eau et dioxyde de carbone utilisables. Alors que la respiration fournit de l'oxygène à notre circulation sanguine, c'est la cascade biochimique au sein des mitochondries qui génère réellement l'ATP.
Chez les eucaryotes multicellulaires, la respiration aérobie est la principale source d'ATP. Les cellules importent du glucose via l'alimentation ou les réserves de glycogène et l'amènent dans les mitochondries où il est oxydé avec l'oxygène atmosphérique.
Le glucose lui-même n’est pas directement « transformé » en ATP. Les enzymes orchestrent une série de réactions (glycolyse, cycle de l'acide citrique et phosphorylation oxydative) qui, ensemble, convertissent chaque molécule de glucose en un maximum d'environ 36 à 38 molécules d'ATP par cellule. Le processus se produit dans la matrice mitochondriale et la membrane interne, assurant une libération d'énergie contrôlée.
Pour qu’une équation chimique soit valide, elle doit être équilibrée :le nombre d’atomes de chaque élément doit être le même des deux côtés. La réaction canonique équilibrée pour la respiration aérobie est :
C6 H12 O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2 O + chaleur + 38 ATP
La chaleur est un sous-produit des liaisons exothermiques libérées lors de l'oxydation. Le chiffre de 38 ATP reflète le rendement maximum théorique dans des conditions optimales ; La production cellulaire réelle peut varier en fonction du type de cellule et de l'état métabolique.