Весь клеточный метаболизм начинается с молекул глюкозы. Этот шестиуглеродный сахар может быть получен из продуктов всех трех классов питательных микроэлементов (углеводы, белки и жиры), хотя сама глюкоза является простым углеводом. В присутствии кислорода глюкоза трансформируется и расщепляется в цепочке из примерно 20 реакций с образованием углекислого газа, воды, тепла и 36 или 38 молекул аденозинтрифосфата (АТФ), молекулы, наиболее часто используемой клетками во всех живых вещи как прямой источник топлива. Изменение количества АТФ, продуцируемого аэробным дыханием, отражает тот факт, что клетки растений иногда сжимают 38 АТФ из одной молекулы глюкозы, в то время как клетки животных генерируют 36 АТФ на молекулу глюкозы. Этот АТФ происходит от сочетания свободных молекул фосфата (Р) и аденозиндифосфата (АДФ), причем почти все это происходит на самых последних стадиях аэробного дыхания в реакциях цепи переноса электронов.

Полная химическая реакция, описывающая аэробное дыхание:

C6H12O6 + 36 (или 38) АДФ + 36 (или 38) P + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 420 ккал + 36 (или 38) АТФ.

Хотя сама реакция в этой форме кажется достаточно простой, она опровергает множество шагов, необходимых для перехода от левой части уравнения (реагенты) к правой части (продукты, включая 420 килокалорий выделенного тепла). ). По соглашению вся совокупность реакций делится на три части в зависимости от того, где происходит каждая из них: гликолиз (цитоплазма), цикл Кребса (митохондриальный матрикс) и цепь переноса электронов (внутренняя митохондриальная мембрана). Однако, прежде чем подробно исследовать эти процессы, рассмотрим, как аэробное дыхание началось на Земле.