Respirasi seluler adalah proses perombakan molekul organik kompleks yang kaya akan energi potensial menjadi produk limbah yang berenergi lebih rendah (proses katabolik) pada tingkat seluler. Pada respirasi sel, oksigen terlibat sebagai reaktan bersama dengan bahan bakar organik dan akan menghasilkan air, karbon dioksida, serta produk energi utamanya ATP. ATP (adenosin trifosfat) memiliki energi untuk aktivitas sel seperti melakukan sintesis biomolekul dari molekul pemula yang lebih kecil, menjalankan kerja mekanik seperti pada kontraksi otot, dan mengangkut biomolekul atau ion melalui membran menuju daerah berkonsentrasi lebih tinggi. Secara garis besar, respirasi sel melibatkan proses-proses yang disebut glikolisis, siklus Krebs atau siklus asam sitrat, dan rantai transpor elektron. Respirasi dapat dibedakan dalam tiga tingkat; a) pemecahan polisakarida menjadi gula sederhana b) oksidasi gula menjadi asam piruvat dan c) transformasi piruvat dan asam-asam organik secara aerobic menjadi karbondioksida, air serta energi. Protein dan lemak dapat juga berperan sebagai substrat dalam proses pemecahan ini.
Glikolisis
Saat glikolisis (penguraian gula), glukosa (gula berkarbon enam) diuraikan menjadi dua gula berkarbon tiga. Glukosa merupakan molekul gula yang termasuk monosakarida dengan salah satu atom karbonnya merupakan gugus karbonil dan atom karbon lainnya terikat pada gugus hidroksil. Setelah glukosa diubah menjadi gula yang lebih kecil, kemudian dioksidasi dan atom sisanya disusun ulang untuk membentuk dua molekul piruvat. Proses glikolisis menghasilkan 2 ATP, 2 NADH dan molekul organik untuk siklus Krebs.
Siklus Krebs
Siklus Krebs adalah siklus asam sitrat, disebut siklus Krebs karena seorang saintis Jerman-Inggris yang bernama Hans Krebs yang membeberkan siklus ini. Sebelum masuk ke siklus Krebs, mula-mula piruvat diubah menjadi asetil CoA. Kemudian asetat dari asetil CoA masuk sebagai molekul berkarbon dua dan bertemu dengan oksaloasetat untuk membentuk sitrat. Langkah-langkah berikutnya menguraikan sitrat kembali menjadi oksaloasetat sehingga membentuk siklus dengan melepaskan karbon dioksida, ATP dan molekul-molekul pembawa elektron.
Rantai transpor elektron
Rantai transpor elektron menerima elektron dari produk hasil perombakan glikolisis dan siklus Krebs dan mentransfer elektron dari satu molekul ke molekul lain. Energi yang dilepaskan dari setiap pelepasan elektron tersebut digunakan untuk membuat ATP.