Zellatmung ist der Prozess, bei dem Zellen verschiedene Formen chemischer Energie in Adenosintriphosphat oder ATP umwandeln, ein Molekül, das verwendet wird, um nutzbare Zellenergie zu „transportieren“. Die Zellatmung kann aufgrund der Bedingungen der Zellumgebung während des Atmungsprozesses durch verschiedene Mechanismen ablaufen. Sauerstoff ist zum Beispiel ein wichtiger Faktor – die Atmung verläuft unter aeroben Bedingungen oder Bedingungen, in denen Sauerstoff vorhanden ist, nach anderen Mechanismen als unter anaeroben Bedingungen oder Bedingungen, in denen kein Sauerstoff vorhanden ist. Einige Organismen sind in der Lage, abhängig von den Umweltbedingungen zwischen aeroben und anaeroben Atmungsmodi zu wechseln, obwohl in solchen Fällen die anaerobe Atmung in der Regel nicht über einen langen Zeitraum nachhaltig ist.
Aerobe Atmung ist eine Zellatmung, die Sauerstoff benötigt. Der Mensch und viele andere Organismen machen sich diese Atmungsform zunutze, weil die chemischen Eigenschaften des Sauerstoffs eine sehr effiziente Energieübertragung ermöglichen. Der Sauerstoff für die aerobe Zellatmung wird durch die Atmung bereitgestellt; Wenn die Sauerstoffaufnahme nicht ausreicht, um genügend Sauerstoff bereitzustellen, müssen kurzfristige anaerobe Mechanismen verwendet werden, um die aeroben Mechanismen zu ergänzen.
Die bei den energieübertragenden Atmungsprozessen verwendeten Rohstoffe werden durch den Verzehr von Nahrung bereitgestellt, die in eine chemische Form zerlegt wird, die bei den bei der Atmung ablaufenden Reaktionen verwertbar ist. Es sollte beachtet werden, dass die Zellatmung selbst Energie benötigt, da etwas ATP verwendet wird, damit mehr produziert werden kann.
In einigen Fällen reicht die aerobe Zellatmung nicht aus, um die gesamte Energie für den Zellbedarf des Körpers bereitzustellen. Dies ist üblich, wenn man sportliche Übungen ausführt, die die Muskeln stark belasten. Aerobe Mechanismen sind nicht in der Lage, den Energiebedarf der Muskulatur zu decken, daher wird ein als Fermentation bezeichneter Prozess aktiviert, um die Energieproduktion zu ergänzen. Dieser Prozess ist viel weniger effizient als sein aerobes Gegenstück und produziert nur zwei ATP-Moleküle pro verwendetem Glucosemolekül, verglichen mit den 38, die durch die aeroben Mechanismen produziert werden. Außerdem entsteht viel energiereicher Abfall, der nicht durch Fermentation in eine verwertbare Form zerlegt werden kann.
Einige Organismen leben unter anaeroben Bedingungen und haben dementsprechend Zellatmungsprozesse, die keinen Sauerstoff enthalten. Einige dieser Organismen sterben tatsächlich in Gegenwart von Sauerstoff; solche Organismen werden als obligate Anaerobier bezeichnet. Die meisten Organismen, die solche zellulären Atmungsmechanismen hauptsächlich verwenden, sind klein und nicht komplex und neigen dazu, einen Energiebedarf wie Muskelbewegungen und komplexe Verdauungsprozesse zu haben.