La respiration cellulaire est le processus par lequel les molécules alimentaires sont utilisées pour produire de l’énergie cellulaire. Il peut être aérobie, où l’oxygène est présent, ou anaérobie, où l’oxygène est absent, et un sucre tel que le glucose est nécessaire pour alimenter le processus. La respiration cellulaire aérobie se produit généralement dans les cellules eucaryotes, les cellules que l’on trouve dans les plantes et les animaux. Les processus métaboliques impliqués se déroulent dans de minuscules structures à l’intérieur de la cellule appelées mitochondries. En commençant par le glucose et en continuant par une série de réactions chimiques, la respiration cellulaire permet la production d’une forme d’énergie biochimique appelée adénosine triphosphate (ATP).
Les mitochondries, les minuscules organes cellulaires, ou organites, dans lesquels se déroule la respiration cellulaire aérobie, se trouvent à l’intérieur de presque toutes les cellules eucaryotes. Les cellules qui ont des besoins énergétiques plus élevés, comme les cellules cérébrales, contiennent un plus grand nombre de mitochondries. Avant que la respiration cellulaire puisse se produire, une première étape, connue sous le nom de glycolyse, a lieu à l’extérieur de la mitochondrie, dans le cytoplasme cellulaire. Le cytoplasme est une substance semblable à un gel qui remplit la cellule et dans laquelle se trouvent des organites telles que les mitochondries.
La glycolyse est une réaction métabolique dans laquelle le glucose est décomposé, formant deux molécules d’acide pyruvique et deux de nicotinamide adénine dinucléotide réduit (NADH). Ce processus est l’étape initiale qui se produit dans les cellules avant la respiration cellulaire anaérobie ou aérobie. La glycolyse ne nécessite pas d’oxygène et, bien que le processus utilise deux molécules d’ATP, il en crée quatre, ce qui entraîne un gain net de deux molécules d’ATP. L’acide pyruvique et le NADH pénètrent ensuite dans la mitochondrie, où l’acide pyruvique est converti en une substance appelée acétyl CoA. De l’énergie est nécessaire pour transporter le NADH dans la mitochondrie, ce qui entraîne la perte de deux ATP.
Deux étapes de la respiration cellulaire aérobie se produisent alors, appelées cycle de Krebs, ou cycle de l’acide citrique, et la chaîne de transport d’électrons. L’acétyl CoA entre dans le cycle de Krebs qui produit de la flavine adénine dinucléotide (FADH2) et du NADH, ainsi que de l’ATP. FADH2 et NADH transportent ensuite les électrons vers la chaîne de transport d’électrons, où ils sont oxydés et plus d’ATP est créé. Globalement, compte tenu de la perte initiale de deux ATP, les réactions qui se produisent à l’intérieur des mitochondries produisent 36 molécules d’ATP.
L’eau et le dioxyde de carbone sont les déchets de la respiration cellulaire aérobie. Le dioxyde de carbone se combine avec l’eau pour créer de l’acide carbonique, rendant le sang plus acide. Cela joue un rôle important dans le maintien du pH du sang. La respiration élimine continuellement le dioxyde de carbone du corps, empêchant le sang de devenir trop acide.