Respirasi Seluler atau Respirasi Aerob

Pada hakikatnya, respirasi adalah pemanfaatan energi bebas dalam makanan menjadi energi bebas yang ditimbun dalam bentuk ATP. Dalam sel, ATP digunakan sebagai sumber energi bagi seluruh aktivitas hidup yang memerlukan energi. Menurut Campbell et al. (2002), aktivitas hidup yang memerlukan energi antara lain, kerja mekanis (kontraktil dan motilitas), transpor aktif (mengangkut molekul zat atau ion yang melawan gradien konsentrasi zat), produksi panas (bagi tubuh burung dan hewan menyusui). Namun, selain ketiga tujuan tersebut, energi dibutuhkan oleh tubuh untuk transfer materi genetik dan metabolisme sendiri.
Respirasi merupakan fungsi kumulatif dari tiga tahapan metabolik yaitu glikolisis, siklus krebs, rantai transport electron dan fosforilasi oksidatif (lihat gambar). Dua tahapan yang pertama, glikolisis dan siklus krebs merupakan jalur katabolic yang menguraikan glukosa dan bahan bakar organik lainnya. 

Gambaran umum respirasi seluler pada eukarioti. Sumber: Pearson education inc. 

Gambar di atas menunjukkan bahwa glikolisis terjadi dalam sitosol dan mengawali perombakan dengan pemecahan glukosa menjadi dua molekul senyawa piruvat. Siklus krebs terjadi dalam mitokondria dengan menguraikan turunan piruvat menjadi karbodioksida. Dengan demikian, karbondioksida yang dihasilkan respirasi dan biasanya dikeluarkan oleh organisme ke udara merupakan fragmen dari molekul organik yang teroksidasi. Sebagian tahap glikolisis dan daur krebs merupakan reaksi redoks di mana enzim dehidrogenase mentransfer electron dari substrat ke NAD⁺ dan membentuk NADH.
Pada langkah ketiga respirasi, rantai transport elektron menerima elektron dari produk hasil perombakan kedua langkah yang pertama tersebut dan melewatkan electron ini dari satu molekul ke molekul yang lain. pada akhir rantai ini, elektron digabungkan dengan ion hydrogen dan oksigen melekuler untuk membentuk air. Energi yang dilepas dari rantai tersebut disimpan dalam suatu bentuk dan digunakan oleh mitokondria untuk membuat ATP. Modus sintesis ATP ini disebut fosforilasi oksidatif karena digerakkan oleh reaksi redoks yang mentransfer elektron dari makanan oksigen.
Selama respirasi seluler, pemanenan energi makanan untuk sintesis ATP jika satu molekul glukosa terurai secara sempurna maka fosforilasi tingkat substrat menghasilkan 4 ATP dan fosforilasi oksidatif menghasilkan 34 ATP. Proses oksidasi satu molekul glukosa dapat memanen energi sebanyak 38 ATP. Sementara itu, dalam oksidasi sempurna satu molekul glukosa melepaskan 686 kkal (DG = -686 kkal/mol), dan fosforilasi ADP menjadi ATP menyimpan sedikitnya 7,3 kkal per mol ATP. Oleh karena itu, efisiensi respirasi adalah 7,3 kali 38 dibagi 686, atau kira-kira 40%. Sedangkan sisa energi simpanan hilang sebagai panas untuk mempertahankan suhu tubuh, dan menghamburkan sisanya melalui keringat dan mekanisme pendinginan lainnya (Campbell et al., 2002)