Ademhaling van de aërobe, anaërobe ademhaling en gisting zijn methoden voor levende cellen om energie uit voedselbronnen te produceren. Terwijl alle levende organismen voeren één of meerdere van deze processen voor de productie van energie, alleen een selecte groep van organismen zijn geschikt voor fotosynthese te produceren uit zonlicht. Echter, zelfs in deze organismen, het voedsel geproduceerd door fotosynthese is omgezet in cellulaire energie door middel van cellulaire ademhaling. Een onderscheidend kenmerk van de aërobe ademhaling van gisting trajecten is de voorwaarde voor zuurstof en de veel hogere opbrengst van energie per molecuul glucose. Gisting en anaërobe ademhaling delen een afwezigheid voor zuurstof, maar anaërobe ademhaling maakt gebruik van een elektronentransport ketting voor energieproductie zoveel aërobe ademhaling doet terwijl gisting alleen de noodzakelijke moleculen die nodig zijn voor de voortdurende glycolyse zonder enige extra energieproductie geeft.
Glycolyse
Glycolyse is een universele begin traject uitgevoerd in het cytoplasma van de cellen voor het afbreken van glucose in chemische energie. De energie die vrijkomt van elke molecule glucose is gebruikt om een fosfaat hechten aan elk van de vier moleculen van adenosinedifosfaat (ADP) tot twee moleculen van adenosine trifosfaat (ATP) en een extra molecuul van NADH. De energie opgeslagen in de bond van fosfaat wordt gebruikt in andere cellulaire reacties en wordt vaak beschouwd als de energie "munt" van de cel. Aangezien de glycolyse vereist de toevoer van energie uit twee moleculen van ATP, is de netto opbrengst van glycoylysis echter slechts twee moleculen van ATP per molecuul glucose. De glucose zelf wordt afgebroken tijdens de glycolyse in pyruvaat. Andere brandstoffen zoals vetten worden gemetaboliseerd door andere processen, bijvoorbeeld de spiraal van vetzuur in het geval van vetzuren, voor de productie van brandstof moleculen die kunnen worden ingevoerd door ademhaling trajecten op verschillende momenten tijdens de ademhaling.
Aërobe ademhaling
Aërobe ademhaling treedt op in aanwezigheid van zuurstof en levert de meeste energie voor organismen aërobe ademhaling staat. In dit proces is de pyruvaat geproduceerd tijdens de glycolyse acetyl coenzym A (acetyl CoA) omgezet voorafgaand aan het invoeren van de citroenzuurcyclus, ook bekend als de Krebs cyclus. De acetyl CoA wordt gecombineerd met oxaalazijnzuur voor de productie van citroenzuur in de eerste fase van de citroenzuurcyclus. De volgende serie zet het citroenzuur op in oxaalazijnzuur en energie-uitvoering moleculen genaamd NADH en FADH2 produceert. Deze energie moleculen zijn gerangeerd elektronentransport keten of oxidatieve fosforylatie, indien zij de meerderheid van de ATP geproduceerd tijdens aërobe cellulaire ademhaling opbrengst. Koolstofdioxide wordt geproduceerd als een afvalproduct tijdens de citroenzuurcyclus en de oxaalazijnzuur geproduceerd door één beurt van de de Kreb cyclus wordt gecombineerd met een andere acetyl CoA het proces om opnieuw te beginnen. In eukaryote organismen, zoals planten en dieren, zowel de Krebs cyclus en het elektronentransport ketting treedt op in een gespecialiseerde structuur genaamd de mitochondriën terwijl bacteriën aërobe ademhaling staat deze processen langs het plasmamembraan voeren wegens hun gebrek aan de gespecialiseerde cellulaire organellen gevonden in eukaryoten. Elke beurt van de Krebs-cyclus is geschikt voor het produceren van een molecule van guanine trifosfaat (GTP), die gemakkelijk wordt omgezet in ATP, en een extra 17 moleculen van ATP door de keten van het elektronentransport. Aangezien glycolyse twee moleculen van pyruvaat voor gebruik in de citroenzuurcyclus levert, de totale opbrengst voor aërobe ademhaling is 36 ATP per molecuul glucose naast de twee ATP geproduceerd tijdens de glycolyse. De terminal acceptor voor de elektronen tijdens het elektronentransport keten is zuurstof.
Gisting
Niet te verwarren met anaërobe ademhaling, gisting plaatsvindt in de afwezigheid van zuurstof in het cytoplasma van de cellen en pyruvaat converteert naar een afvalproduct om de uitvoering van moleculen moest blijven glycolyse energie te produceren. Aangezien de enige energie geproduceerd tijdens de gisting door glycolyse is, is de totale opbrengst per molecuul glucose twee ATP. Terwijl de productie van energie aanzienlijk minder dan aërobe ademhaling is, laat gisting de conversie van brandstof naar energie te blijven bij gebrek aan zuurstof. Voorbeelden van fermentatie zijn melkzuur gisting in de mens en andere dieren en ethanol gisting door gist. De afvalproducten worden gerecycled als het organisme opnieuw overgaat naar een aërobe status of verwijderd uit het organisme.
Anaërobe ademhaling
Gevonden bij select prokaryoten, anaërobe ademhaling maakt gebruik van een elektron vervoersketen veel als aërobe ademhaling, maar in plaats van met behulp van zuurstof als een accepteerder terminal elektron, andere elementen worden gebruikt. Deze alternatieve acceptanten omvatten nitraat, sulfaat, zwavel, kooldioxide en andere moleculen. Deze processen zijn belangrijke bijdragen aan de fietsen van voedingsstoffen in de bodem, alsook het zodat deze organismen te koloniseren van gebieden onbewoonbaar door andere organismen. Deze organismen kunnen obligate sporenvormende anaerobe bacteriën, kunnen deze processen alleen bij gebrek aan zuurstof, voeren of facultatieve sporenvormende anaerobe bacteriën, staat om energie te produceren in de aanwezigheid of afwezigheid van zuurstof. Anaërobe ademhaling levert minder energie op dan aerobe ademhaling omdat deze alternatieve elektronen acceptoren niet zo efficiënt als zuurstof zijn.
Fotosynthese
In tegenstelling tot de verschillende trajecten van de cellulaire ademhaling, wordt fotosynthese gebruikt door planten, algen en sommige bacteriën om het voedsel die nodig zijn voor de stofwisseling te produceren. In planten, fotosynthese gebeurt in gespecialiseerde structuren genoemd chloroplasten, terwijl fotosynthetische bacteriën meestal verrichten van fotosynthese langs membraanachtig uitbreidingen van het plasma-membraan. Fotosynthese kan worden onderverdeeld in twee fasen: de light-dependent reacties en de licht-onafhankelijke reacties. Tijdens de light-dependent reacties, wordt licht energie gebruikt voor energieke elektronen uit water verwijderd en produceren een proton verloop dat op zijn beurt hoge energie moleculen die brandstof produceert de licht-onafhankelijke reacties. Als de elektronen worden verwijderd uit de watermoleculen, zijn de watermoleculen onderverdeeld in zuurstof en protonen. De protonen bijdragen aan het verloop van de proton, maar de zuurstof wordt vrijgegeven. Tijdens de licht-onafhankelijke reacties, wordt de energie geproduceerd tijdens de reacties van het licht gebruikt voor de productie van suiker moleculen van kooldioxide via een proces genaamd de Calvin Cycle. De Calvin Cycle produceert één molecule van suiker voor elke zes moleculen van kooldioxide. Gecombineerd met de watermoleculen in de light-dependent reacties gebruikt, is de algemene formule voor fotosynthese 6 H2O + 6 CO2 + licht-> C6H12O6 + 6 O2.