La respiration cellulaire est le processus par lequel les cellules convertissent diverses formes d’énergie chimique en adénosine triphosphate, ou ATP, une molécule utilisée pour « transporter » l’énergie cellulaire utilisable. La respiration cellulaire peut procéder par différents mécanismes basés sur les conditions de l’environnement cellulaire pendant le processus de respiration. L’oxygène, par exemple, est un facteur majeur – la respiration procède par des mécanismes différents dans des conditions aérobies, ou des conditions dans lesquelles l’oxygène est présent, que dans des conditions anaérobies, ou des conditions dans lesquelles l’oxygène n’est pas présent. Certains organismes sont capables de basculer entre les modes de respiration aérobie et anaérobie en fonction des conditions environnementales, bien que dans de tels cas, la respiration anaérobie ne soit généralement pas durable pendant une longue période.
La respiration aérobie est une respiration cellulaire qui nécessite de l’oxygène. Les humains et de nombreux autres organismes utilisent cette forme de respiration car les propriétés chimiques de l’oxygène permettent un transfert d’énergie très efficace. L’oxygène pour la respiration cellulaire aérobie est fourni par la respiration ; lorsque l’apport d’oxygène est insuffisant pour fournir suffisamment d’oxygène, des mécanismes anaérobies à court terme doivent être utilisés pour compléter les mécanismes aérobies.
Les matières premières utilisées lors des processus de respiration de transfert d’énergie sont fournies par la consommation d’aliments, qui sont décomposés en une forme chimique pouvant être utilisée lors des réactions qui se produisent pendant la respiration. Il convient de noter que la respiration cellulaire elle-même nécessite de l’énergie, car de l’ATP est utilisé afin d’en produire davantage.
Dans certains cas, la respiration cellulaire aérobie n’est pas suffisante pour fournir toute l’énergie nécessaire aux besoins cellulaires du corps. Ceci est courant lorsqu’on s’engage dans des pratiques sportives qui sollicitent fortement ses muscles. Les mécanismes aérobies ne sont pas capables de répondre aux besoins énergétiques des muscles, de sorte qu’un processus appelé fermentation est activé pour compléter la production d’énergie. Ce processus est beaucoup moins efficace que son homologue aérobie, ne produisant que deux molécules d’ATP par molécule de glucose utilisée, contre 38 produites par les mécanismes aérobies. Il produit également une grande quantité de déchets riches en énergie qui ne peuvent pas être décomposés en une forme utilisable par fermentation.
Certains organismes vivent dans des conditions anaérobies et, par conséquent, ont des processus de respiration cellulaire qui n’incluent pas d’oxygène. Certains de ces organismes mourront en fait en présence d’oxygène ; ces organismes sont appelés anaérobies obligatoires. La plupart des organismes qui utilisent principalement de tels mécanismes de respiration cellulaire sont petits et non complexes, et ont tendance à manquer de besoins énergétiques tels que les mouvements musculaires et les processus digestifs complexes.