Die Zellatmung ist ein fundamentaler biologischer Prozess, bei dem Glucose zu Energie in Form von ATP umgewandelt wird.
Die Zellatmung findet hauptsächlich in den Mitochondrien statt und lässt sich in mehrere wichtige Teilschritte untergliedern. Der erste Schritt ist die Glykolyse, die im Cytoplasma der Zelle abläuft. Bei der Glykolyse wird ein Glucose-Molekül in zwei Pyruvat-Moleküle gespalten, wobei bereits erste ATP-Moleküle entstehen. Die Glykolyse kann sowohl unter aeroben als auch anaeroben Bedingungen ablaufen. Bei der anaeroben Glykolyse entstehen als Endprodukte Milchsäure oder Ethanol, während bei der aeroben Variante das Pyruvat weiter in den Citratzyklus eingeschleust wird.
Ein wichtiges regulatorisches Enzym der Glykolyse ist die Phosphofructokinase. Die Phosphofructokinase-1 katalysiert einen der geschwindigkeitsbestimmenden Schritte der Glykolyse und wird durch verschiedene Metabolite reguliert. ATP hemmt die Phosphofructokinase durch negative Rückkopplung, während AMP aktivierend wirkt. Diese Regulation der Phosphofructokinase ist essentiell für die Energiehomöostase der Zelle. Die Gesamtbilanz der Zellatmung unter aeroben Bedingungen beträgt bis zu 38 ATP-Moleküle pro Glucose-Molekül, wobei die genaue Ausbeute von verschiedenen Faktoren abhängt. Die Zellatmung beim Menschen ist ein hocheffizienter Prozess, der es uns ermöglicht, die in der Nahrung gespeicherte chemische Energie für alle Lebensvorgänge zu nutzen. Die Wortgleichung der Zellatmung lässt sich vereinfacht als Glucose + Sauerstoff → Kohlendioxid + Wasser + Energie darstellen.
