La distinction entre les processus aérobies et anaérobies dépend de l'utilisation de l'oxygène. Alors que la glycolyse peut se dérouler sans oxygène, le cycle de Krebs (et l'ensemble de la chaîne respiratoire cellulaire) a besoin d'oxygène, ce qui en fait une voie aérobie.
La respiration aérobie transforme le glucose en ATP, la monnaie énergétique de la cellule. La réaction est :
6O₂ + C₆H₁₂O₆ → 6CO₂ + 6H₂O + ATP (énergie)
Trois étapes principales conduisent cette conversion :la glycolyse dans le cytoplasme, le cycle de Krebs (cycle de l'acide citrique) dans les mitochondries et la chaîne de transport d'électrons (ETC) le long de la membrane mitochondriale interne.
La glycolyse divise un glucose (6‑C) en deux molécules de pyruvate (3‑C). Le processus consomme 2 ATP mais produit 4 ATP, 2 NADH et 2 pyruvate. En l'absence d'oxygène, le pyruvate est converti en lactate, mais lorsque l'oxygène est disponible, il est transporté vers les mitochondries pour alimenter le cycle de Krebs.
Chaque pyruvate est décarboxylé en acétyl‑CoA 2‑C, qui entre ensuite dans le cycle. En deux tours (un par pyruvate) le cycle produit :
Bien que l'oxygène ne soit pas directement consommé dans le cycle, les NADH et FADH₂ générés alimentent les électrons dans l'ETC, où l'oxygène agit comme accepteur d'électrons final.
L'ETC exploite les électrons de haute énergie du NADH et du FADH₂ pour pomper des protons à travers la membrane mitochondriale interne, créant ainsi un gradient de protons. L'ATP synthase utilise ce gradient pour synthétiser l'ATP. L'oxygène accepte les électrons en fin de chaîne, formant de l'eau :
4 NADH + 4 H⁺ + 1/2 O₂ → 2 H₂O
Sans oxygène, l'ETC cale, le NAD⁺ n'est pas régénéré et la glycolyse doit reposer sur la production de lactate, soulignant la dépendance du cycle de Krebs à l'égard de l'oxygène.
Ainsi, le cycle de Krebs est classé comme un processus aérobie, essentiel pour une production efficace d'énergie dans des environnements riches en oxygène.