Bir glikozdan 30 ya da 32 ATP
Canlıların metabolik faaliyetlerini gerçekleştirebilmek için organik maddeleri parçalayarak ATP elde etmesi olayına hücresel solunum denir. Bu ünitede mitokondrinin yapısını, glikoliz → piruvatın oksidasyonu → Krebs döngüsü → ETS sırasını, her adımda kaç ATP ve kaç NADH çıktığını, sonunda 30 ya da 32 ATP farkının nereden geldiğini ve karbonhidrat, lipit ile proteinin bu yola hangi kapıdan girdiğini göreceksin.
Canlı hücreler; monomerlerden polimerleri sentezlemek, maddeleri zarlardan aktarmak, hareket etmek ve üremek gibi faaliyetler için besinlerden enerji sağlar. Ototroflar, kendi besinlerini kendileri sentezlerken heterotroflar ototrofların sentezlediği besinleri kullanır. Hücrede metabolik faaliyetlerin gerçekleşebilmesi için ihtiyaç duyulan enerji, bu besinlerin hücre içinde solunum olayı ile parçalanmasıyla elde edilir.
Solda besin molekülü durur, ortada solunum kutusu, sağda dört ayrı iş kutusu vardır: polimer sentezi, zardan madde aktarımı, hareket ve üreme. Düğmelerle işi seçtiğinde ATP oku o kutuya akar. Üstteki iki şerit ayrımı görünür kılar: kimyasal bağ enerjisi besinin içindedir, ATP enerjisi ise hücrenin harcadığı biçimdir — solunum bu ikisi arasındaki çevirmendir. Alttaki kip düğmesi ototrof ↔ heterotrof ayrımını gösterir: ototrofta besin kutusuna giden ok kendi içinden gelir, heterotrofta dışarıdan.
Canlıların metabolik faaliyetlerini gerçekleştirebilmek için organik maddeleri parçalayarak ATP elde etmesi olayına hücresel solunum denir. Hücresel solunumla organik maddelerin kimyasal bağlarında depolanmış kimyasal bağ enerjisi yine bir kimyasal enerji olan ATP enerjisine dönüştürülür. Canlılarda hücresel solunum, oksijenli ve oksijensiz solunum olmak üzere iki çeşittir.
Oksijen, enzimler ve ETS yardımıyla enerji verici organik moleküllerin H₂O ve CO₂’ye kadar parçalanması sırasında açığa çıkan enerji ile ATP sentezlenmesine oksijenli solunum denir.
Oksijenli solunum, bazı prokaryotlarda ve mitokondri organeline sahip tüm ökaryot canlılarda gerçekleşir. Oksijenli solunum, prokaryotlarda sitoplazmada ve hücre zarı kıvrımlarında gerçekleşir. Ökaryotlarda sitoplazmada başlayıp mitokondride devam eder ve tamamlanır.
Cümle çok net: hücresel solunumla organik maddelerin kimyasal bağlarında depolanmış kimyasal bağ enerjisi yine bir kimyasal enerji olan ATP enerjisine dönüştürülür. Yani enerji yoktan var edilmez; besinde zaten duran enerji, hücrenin kullanabileceği biçime çevrilir. Aynı mantık ünite 34’teki ATP depo değildir kartıyla birebir örtüşür: depolanan besindeki bağ enerjisidir, ATP ise harcanan para birimidir.
Mitokondriler bitkiler, hayvanlar, mantarlar ve birçok protista dâhil hemen hemen tüm ökaryotik hücrelerde bulunur. Mitokondri sayısı, hücrenin metabolik aktivite düzeyine bağlıdır. Örneğin kas hücreleri diğer hücrelere göre daha fazla mitokondri içerir.
Altı parçayı tek tek seç: dış zar, iç zar, krista, zarlar arası boşluk, matriks ve mitokondri DNA’sı. Seçilen parça çizimde kalınlaşır ve altta ne iş yaptığı yazılır. Ayrı bir krista sayısı kaydırağı var: kıvrımları artırdıkça iç zarın yüzey alanı çubuğu uzar ve yanındaki enerji verimi çubuğu da onunla birlikte hareket eder — krista denen kıvrımlar, iç zarın yüzey alanını genişletir ve solunumdaki enerji verimini artırır cümlesi burada görünür hâle gelir. Dış zar hep düz kalır, kaydırak ona hiç dokunmaz.
Mitokondri, çift katlı zar sistemine sahip bir organeldir. Bu zarların her biri çift katlı fosfolipid ve kendine özgü proteinlere sahiptir. Dış zar düz, iç zar kıvrımlı bir yapıya sahiptir. Krista denen kıvrımlar, iç zarın yüzey alanını genişletir ve solunumdaki enerji verimini artırır.
İç ve dış zarlar arasında kalan bölgeye zarlar arası boşluk, iç zarın çevrelediği sıvı ortama da matriks denir.
Matrikste solunumda görevli olan enzimler, ribozomlar, RNA, organik maddeler, inorganik maddeler ve mitokondri DNA’sı bulunur. ATP sentezini sağlayan ATP sentaz enzimi ve ETS elemanları iç zarın kıvrımlarında bulunur. Matrikste ise hücre solunumunun bazı basamaklarını katalizleyen enzimler vardır.
Kendine özgü DNA, RNA ve ribozomlarının olması nedeniyle mitokondriler, hücre çekirdeğinin kontrolü altında çoğalabilir ve yapılarına uygun proteinleri sentezleyebilir. Mitokondriler kaynaşarak mitokondriyal ağ yapısını oluşturabilir. Örneğin iskelet kas hücrelerinde bu ağsı yapı belirgindir.
Oksijenli solunum üç aşamadan oluşur: glikoliz, Krebs döngüsü, elektron taşıma sistemi (ETS)-oksidatif fosforilasyon. Canlıların hücresel solunumda enerji elde etmek için altı karbonlu glikozun bir seri tepkime sonunda piruvat (piruvik asit) denen iki adet üç karbonlu moleküle ayrılmasına kadar gerçekleşen bir seri reaksiyona glikoliz denir.
Adım kaydırağını sıfırdan sona doğru çek. 1. adımda kararlı glikoz 2 ATP harcanarak kararsız hâle getirilir ve ATP sayacı eksiye düşer — yatırım burada görünür. 2. adımda molekül ikiye ayrılır, 3. adımda substrat düzeyinde fosforilasyonla 4 ATP üretilir ve sayaç artıya döner. Aynı anda NAD⁺ kutusu doldukça 2 NADH + 2H⁺ yazısı belirir. Sonda alttaki iki çubuk yan yana durur: üretilen 4 ATP ve net kazanç 2 ATP. Fark tam olarak başta harcanan 2 ATP kadardır.
Glikoliz tüm canlılarda ortak olan enzimlerle sitoplazmada gerçekleşir. Glikoliz reaksiyonlarının başlayabilmesi için kararlı hâldeki glikoz molekülü, 2 molekül ATP harcanarak kararsız hâle getirilip aktifleştirilir. Daha sonraki aşamalarda ise bir glikoz molekülünün parçalanması sırasında substrat düzeyinde fosforilasyon ile 4 ATP sentezi gerçekleşir. Bu sırada NAD⁺ (nikotinamid adenin dinukleotit) koenzimi, organik molekülden hidrojen atomlarını alarak (indirgenerek) NADH + H⁺ oluşturur. İki molekül 3C’lu piruvat meydana gelir.
Sonuç olarak glikoliz olayında 1 glikoz molekülünden 2 piruvat, 4 ATP, 2 NADH + 2H⁺ elde edilir. Elde edilen 4 ATP’nin başlangıçta aktifleştirme için 2 ATP’si harcandığından substrat düzeyinde fosforilasyonla net kazanç 2 ATP’dir.
Ökaryot hücrelerdeki glikoliz sırasında ara ürünlerden ayrılan hidrojenler, NADH + H⁺ formunda mitokondrinin kristasındaki ETS’ye aktarılır. Bu hidrojenler, oksidatif fosforilasyonla ATP sentezinde kullanılır.
Piruvat mitokondriye aktif taşıma ile girer — ok üstünde bu ayrıca yazılıdır. Üç adım sırayla oynar: 1) piruvattan birer molekül CO₂ ayrılır ve karbon sayacı 3’ten 2’ye iner; 2) ayrılan hidrojenlerin elektron ve protonları NAD⁺ tarafından tutulur; 3) yapıya birer molekül koenzim A katılarak asetil CoA oluşur. İki piruvatın iki ayrı Krebs çemberine girdiği çizimde iki ayrı yol olarak gösterilir.
Ökaryot hücrelerde glikoliz sonucunda oluşan 2 piruvat ve 2 NADH + 2H⁺ ortamda oksijen varsa mitokondrinin matriksine geçer. Piruvatlar aktif taşıma ile mitokondriye girer. İki piruvattan her biri iki ayrı krebs çemberine girmek üzere enzimler yardımıyla asetil-CoA (asetil-koenzimA) molekülüne dönüştürülür.
Krebs döngüsü mitokondrilerin matriksinde gerçekleşir. Asetil CoA’dan CoA ayrılır. Krebs döngüsüne asetil girer.
Döngü canvas’ta gerçekten döner. 2 karbonlu asetil dışarıdan gelip 4 karbonlu oksaloasetik asit ile birleşir ve 6 karbonlu sitrik asit oluşur — üstteki karbon sayacı 4 → 6 → 5 → 4 diye hareket eder ve her düşüşte bir CO₂ oku dışarı çıkar. Sağdaki üç sayaç bir glikoz için toplamı tutar: 2 ATP, 6 NADH + 6H⁺, 2 FADH₂ ve 4 CO₂. Kaydırakla döngü sayısını 1’den 2’ye çıkardığında bütün sayaçlar iki katına çıkar; bir glikoz için iki Krebs döngüsü döndüğü böyle görünür.
Krebs döngüsü, 2 karbonlu asetil ile 4 karbonlu oksaloasetik asitin tepkimeye girmesi sonucunda oluşan 6 karbonlu sitrik asit oluşumu ile başlar. Sitrik asitten 4 karbonlu oksaloasetik asit yeniden sentezlenir ve Krebs döngüsü tamamlanmış olur.
Oksijenli solunumla bir glikoz molekülünün parçalanması sırasında gerçekleşen iki Krebs döngüsü ile substrat düzeyinde fosforilasyonla 2 ATP sentezlenir. Krebs döngüsünde farklı karbon sayısına sahip moleküllerden ayrılan hidrojenlerin proton ve elektronları ise 6 NAD⁺ ve 2 FAD (Flavin adenin dinukleotid) tarafından tutulur. Bu sırada 4 CO₂ oluşur ve atmosfere verilir. Krebs döngüsünde üretilen toplam 6 NADH + 6H⁺ ve 2 FADH₂ molekülleri ise elektron taşıma sistemine (ETS) aktarılır.
ETS, elektron taşıyıcı belirli proteinlerden veya moleküllerden oluşmuş bir sistemdir. Bu sistemde elektronlar taşınırken indirgenme ve yükseltgenme reaksiyonları gerçekleşir. ETS, oksijenli solunumda en fazla enerji elde edilen aşamadır.
NADH + H⁺ ve FADH₂ ile gelen yüksek enerjili elektronlar soldaki taşıyıcıya biner ve basamak basamak aşağı iner; her basamakta enerji seviyesi düşer. Merdivenin sonunda oksijen bekler ve elektronu alır. Aldığı anda sağ altta 2H⁺ ile birleşip su molekülü çizilir. “Oksijeni kaldır” kutucuğunu işaretlediğinde elektronlar son basamakta yığılır, akış durur ve ATP sayacı donar — oksijenin ETS’nin son elektron alıcısı olması bu yüzden hayati önemdedir.
Elektron taşıma sisteminin elektron taşıyıcı molekülleri ve ATP sentaz enzimi, ökaryot hücrelerde mitokondrinin kristasında; prokaryot hücrelerde ise hücre zarının içe doğru katlanmış kıvrımlı yapılarında bulunur. ETS molekülleri, oksijenli solunumun önceki evrelerinde oluşan NADH + H⁺ ve FADH₂ ile gelen yüksek enerjili elektronları tutar.
Elektronlar, bir dizi indirgenme ve yükseltgenme tepkimesi ile oksijene kadar sistem boyunca taşınır. Oksijen, enerji seviyesi düşmüş elektronları ETS’nin son molekülünden alarak elektron akışının ve ATP sentezinin devam etmesine katkıda bulunur. Elektron kazanmış oksijen, elektron kaybetmiş bir çift proton ile birleşerek suyu oluşturur.
Doku düğmesini değiştir. İskelet kası ve beyin hücrelerinde 30, karaciğer, böbrek ve kalp hücrelerinde 32 ATP üretilir. Ekranda iki yığın çubuk yan yana durur: substrat düzeyinde fosforilasyonla 4 ATP (bu sabittir) ve oksidatif fosforilasyonla 26 ya da 28 ATP (değişen kısım budur). Sağdaki toplam çubuğu 30 ↔ 32 arasında gidip gelirken substrat çubuğunun hiç kıpırdamadığı görülür — ATP sayısındaki bu farklılık, sitoplazmada glikolizle oluşturulan NADH moleküllerinin değişik dokularda ETS’ye farklı mekanizmalarla katılmasından kaynaklanır. Altta ayrıca bir glikozdan çıkan 6 CO₂ ve 12 H₂O yazılır; 12 H₂O’nun 6’sı Krebs döngüsünde kullanılıp kalan 6’sı ortama verildiği için o kısım ayrı renktedir.
Sonuç olarak oksijenli solunum reaksiyonları sırasında ve sonunda CO₂ ve H₂O oluşurken metabolik faaliyetler için gerekli olan ATP de üretilmiş olur. Oksijenli solunumda tüketilen bir glikoz molekülünden substrat düzeyinde fosforilasyonla 4 ATP, oksidatif fosforilasyon ile NAD⁺ ve FAD tarafından taşınan hidrojen elektronlarının enerjisiyle 26 ya da 28 ATP sentezlenir. Böylece glikoz başına 30 ya da 32 ATP üretilir. ATP sayısındaki bu farklılık, sitoplazmada glikolizle oluşturulan NADH moleküllerinin değişik dokularda ETS’ye farklı mekanizmalarla katılmasından kaynaklanır. Örneğin iskelet kası ve beyin hücrelerinde 30; karaciğer, böbrek ve kalp hücrelerinde 32 ATP üretilir. Mitokondride 1 molekül glikozdan 6 molekül CO₂ açığa çıkar. Oluşan 12 molekül H₂O’dan 6 molekülü Krebs döngüsünde kullanılır, kalan 6 molekül H₂O ortama verilir.
| Ölçüt | Glikoliz | Krebs döngüsü | ETS |
|---|---|---|---|
| Yer (ökaryot) | Sitoplazma | Mitokondri matriksi | Mitokondri kristası |
| Oksijen gerekli mi | Hayır | Evet (oksijen varsa piruvat matrikse geçer) | Evet (son elektron alıcısı) |
| ATP (bir glikoz için) | 4 üretilir, 2 harcanır (net 2) | 2 | 26 ya da 28 |
| Fosforilasyon çeşidi | Substrat düzeyinde | Substrat düzeyinde | Oksidatif |
| Taşıyıcı üretimi | 2 NADH + 2H⁺ | 6 NADH + 6H⁺ ve 2 FADH₂ | Taşıyıcılar burada boşaltılır |
| CO₂ çıkışı | Yok | 4 CO₂ (piruvatın oksidasyonuyla birlikte toplam 6) | Yok |
Sorularda en çok karışan yer burası. Glikolizde substrat düzeyinde fosforilasyon ile 4 ATP sentezi gerçekleşir; ama başlangıçta aktifleştirme için 2 ATP’si harcandığından net kazanç 2 ATP’dir. Toplam bilançoda ise substrat düzeyinde fosforilasyonla 4 ATP denir — bu 4, glikolizin 2 net ATP’si ile Krebs’in 2 ATP’sinin toplamıdır. Yani aynı “4” rakamı iki ayrı yerde, iki ayrı anlamda geçiyor: biri glikolizin ham üretimi, öteki bütün solunumun substrat düzeyindeki net kazancı.
Canlılar hücresel solunumda enerji kaynağı olarak sırasıyla karbohidrat, lipid ve protein kullanır.
Ortada solunum yolu dikey olarak çizilidir: glikoz → piruvat → asetil CoA → Krebs döngüsü → ETS. Besin düğmesine bastığında o besinin hidroliz ürünleri soldan gelir ve kendi kapısına bağlanır: karbohidrat en baştan (glikoz), gliserol PGAL üzerinden piruvata, yağ asitleri 2C’lu parçalar hâlinde asetil CoA’dan, amino asitler ise karbon sayısına göre üç ayrı kapıdan. Amino asit kipinde ayrıca amin grubunun amonyak (NH₃) hâlinde ayrıldığı (deaminasyon) ok olarak dışarı çıkar — bu ok öteki iki besinde hiç çizilmez.
Karbohidratlar, ilk önce hidrolizle monomerleri olan glikoza sindirilir. Glikoz, önce glikoliz safhasında piruvata kadar parçalanır. Piruvat mitokondriye geçerek asetil CoA’ya dönüşür, krebs ve ETS evrelerinden geçerek CO₂ ve H₂O’ya kadar parçalanır.
Lipitler, hidrolizle gliserol ve yağ asitlerine sindirilir. Gliserol, 3 C’lu bileşik olan PGAL’den tepkimelere katılarak pirüvata dönüşüp solunum tepkimelerine katılır. Yağ asitleri bir dizi reaksiyonla 2 C’lu parçalara ayrılır. Bu parçalar 2 C’lu asetil CoA şeklinde sitrik asit döngüsüne girer.
Protein, ilk önce hidrolizle monomerleri olan amino asitlere sindirilir. Hidroliz sonucu oluşan amino asitlerin amin grubu amonyak (NH₃) hâlinde ayrılır (deaminasyon). Daha sonra karbon sayılarına göre 2 C’lu aminoasitler asetil CoA’dan, 3 C’lu amino asitler piruvattan, 4 ve daha fazla C’lu amino asitler ise Krebs döngüsünden solunum tepkimelerine katılır.
Amaç: Bezelye tohumlarında oksijenli solunumu gözlemlemek. Araç ve gereçler: Çimlenen bezelye taneleri, balon joje (ölçü balonu), cam boru, beherglas, KOH, renkli bir sıvı.
Bu etkinlik için CO₂ tutma özelliğine sahip potasyum hidroksit (KOH) kristallerini, çimlenen bezelye taneleri ile birlikte bir balon joje içine yerleştiriniz. Daha sonra, balon jojeyi, bir ucu renkli sıvıya batırılmış kılcal boru ile birleştiriniz. Bir süre sonra bezelyelerin solunum yapması ile ortamdaki O₂ alınıp ortama CO₂ verilir. Dışarıya verilen bu CO₂, KOH kristalleri tarafından tutulur ve kılcal boruda azalan hacim kadar renkli sıvı yükselir.
Deneyin mantığı tek cümlede toplanabilir: oksijen alınır ama verilen karbondioksit KOH tarafından tutulduğu için kapta gaz hacmi düşer; renkli sıvının yükselmesi tam olarak tüketilen oksijenin ölçüsüdür.
Bu ünitenin konusu koşu bandından mutfaktaki ekmeğe kadar her yerde.
Kaslarının neden bu kadar çok enerjiye ihtiyacı olduğunun cevabı organel sayısında: mitokondri sayısı, hücrenin metabolik aktivite düzeyine bağlıdır. Örneğin kas hücreleri diğer hücrelere göre daha fazla mitokondri içerir.
Aldığın oksijen tam olarak merdivenin sonunda bekliyor: oksijen, enerji seviyesi düşmüş elektronları ETS’nin son molekülünden alarak elektron akışının ve ATP sentezinin devam etmesine katkıda bulunur. Verdiğin karbondioksit ise Krebs döngüsünden çıkıyor.
Solunumun sonunda yalnız ATP çıkmaz: oksijenli solunum reaksiyonları sırasında ve sonunda CO₂ ve H₂O oluşur. Bir glikozdan oluşan 12 molekül H₂O’dan 6’sı Krebs döngüsünde kullanılır, kalan 6 molekül ortama verilir.
Neden ilk tercih şeker? Sıra şudur: canlılar hücresel solunumda enerji kaynağı olarak sırasıyla karbohidrat, lipid ve protein kullanır. Karbonhidrat en baştaki kapıdan girer, en kısa yoldur.
Yağ da bu yola girer ama başka kapıdan: yağ asitleri bir dizi reaksiyonla 2 C’lu parçalara ayrılır. Bu parçalar 2 C’lu asetil CoA şeklinde sitrik asit döngüsüne girer. Gliserol ise PGAL üzerinden piruvata dönüşür.
Aşırı protein tüketiminde vücudun uğraştığı madde bu ünitede geçiyor: amino asitlerin amin grubu amonyak (NH₃) hâlinde ayrılır (deaminasyon). Amonyağın vücuttan atılması ünite 21’deki azotlu atık konusuna bağlanır.
Kavanozdaki bezelyeler ve yükselen renkli sıvı: bezelyelerin solunum yapması ile ortamdaki O₂ alınıp ortama CO₂ verilir. Dışarıya verilen bu CO₂, KOH kristalleri tarafından tutulur ve kılcal boruda azalan hacim kadar renkli sıvı yükselir.
Ders çalışırken beynin de aynı yolu kullanır ama farklı bir hesapla: iskelet kası ve beyin hücrelerinde 30; karaciğer, böbrek ve kalp hücrelerinde 32 ATP üretilir. Fark, glikolizdeki NADH’ın ETS’ye farklı mekanizmalarla katılmasından kaynaklanıyor.
Antrenmanla artan dayanıklılığın hücresel karşılığı da var: mitokondriler kaynaşarak mitokondriyal ağ yapısını oluşturabilir. Örneğin iskelet kas hücrelerinde bu ağsı yapı belirgindir.
56 soruluk test · hücresel solunumun tanımı ve önemi, oksijenli solunumun genel özellikleri, mitokondrinin yapısı ve krista, glikoliz basamakları ve net ATP kazancı, piruvatın oksidasyonu, Krebs döngüsü ve ürünleri, elektron taşıma sistemi ile oksijenin rolü, 30 ya da 32 ATP bilançosu, karbonhidrat-lipit-proteinin solunuma katılma yolları
Canlıların metabolik faaliyetlerini gerçekleştirebilmek için organik maddeleri parçalayarak ATP elde etmesi olayına hücresel solunum denir. Hücresel solunumla organik maddelerin kimyasal bağlarında depolanmış kimyasal bağ enerjisi yine bir kimyasal enerji olan ATP enerjisine dönüştürülür. Canlılarda hücresel solunum, oksijenli ve oksijensiz solunum olmak üzere iki çeşittir. Oksijen, enzimler ve ETS yardımıyla enerji verici organik moleküllerin H₂O ve CO₂’ye kadar parçalanması sırasında açığa çıkan enerji ile ATP sentezlenmesine oksijenli solunum denir. Oksijenli solunum bazı prokaryotlarda ve mitokondri organeline sahip tüm ökaryot canlılarda gerçekleşir; prokaryotlarda sitoplazmada ve hücre zarı kıvrımlarında, ökaryotlarda sitoplazmada başlayıp mitokondride tamamlanır.
Mitokondriler hemen hemen tüm ökaryotik hücrelerde bulunur; sayısı hücrenin metabolik aktivite düzeyine bağlıdır ve kas hücreleri daha fazla mitokondri içerir. Mitokondriler kaynaşarak mitokondriyal ağ yapısını oluşturabilir. Kendine özgü DNA, RNA ve ribozomları olduğu için hücre çekirdeğinin kontrolü altında çoğalabilir ve proteinlerini sentezleyebilir. Çift katlı zar sistemine sahiptir; dış zar düz, iç zar kıvrımlıdır. Krista denen kıvrımlar iç zarın yüzey alanını genişletir ve solunumdaki enerji verimini artırır. İki zar arasındaki bölge zarlar arası boşluk, iç zarın çevrelediği sıvı ortam matrikstir. Matrikste solunum enzimleri, ribozomlar, RNA, organik ve inorganik maddeler ile mitokondri DNA’sı bulunur. ATP sentaz enzimi ve ETS elemanları iç zarın kıvrımlarındadır.
Oksijenli solunum üç aşamadan oluşur: glikoliz, Krebs döngüsü, ETS-oksidatif fosforilasyon. Altı karbonlu glikozun iki adet üç karbonlu piruvata ayrılmasına kadar gerçekleşen reaksiyonlara glikoliz denir; tüm canlılarda ortak olan enzimlerle sitoplazmada gerçekleşir. Glikoz 2 ATP harcanarak kararsız hâle getirilir, sonraki aşamalarda substrat düzeyinde fosforilasyonla 4 ATP sentezlenir. NAD⁺ koenzimi hidrojen atomlarını alarak NADH + H⁺ oluşturur. Glikoliz sonucu 1 glikozdan 2 piruvat, 4 ATP ve 2 NADH + 2H⁺ elde edilir; net kazanç 2 ATP’dir.
Ökaryot hücrelerde glikoliz sonucu oluşan 2 piruvat ve 2 NADH + 2H⁺, ortamda oksijen varsa mitokondrinin matriksine geçer. Piruvatlar aktif taşıma ile mitokondriye girer. İki piruvattan her biri iki ayrı Krebs çemberine girmek üzere asetil-CoA molekülüne dönüştürülür: 1) Piruvatlardan birer molekül CO₂ ayrılır. 2) Piruvatlardan ayrılan hidrojenlerin elektron ve protonları NAD⁺ tarafından tutulur. 3) Son olarak yapıya birer molekül koenzim A katılarak asetil CoA molekülleri oluşur.
Mitokondrilerin matriksinde gerçekleşir. Asetil CoA’dan CoA ayrılır, döngüye asetil girer. Krebs döngüsü, 2 karbonlu asetil ile 4 karbonlu oksaloasetik asitin tepkimeye girmesi sonucunda oluşan 6 karbonlu sitrik asit oluşumu ile başlar. Sitrik asitten 4 karbonlu oksaloasetik asit yeniden sentezlenir ve döngü tamamlanır. Bir glikozun parçalanması sırasında gerçekleşen iki Krebs döngüsü ile substrat düzeyinde fosforilasyonla 2 ATP sentezlenir; ayrılan hidrojenlerin proton ve elektronları 6 NAD⁺ ve 2 FAD tarafından tutulur, 4 CO₂ oluşur ve atmosfere verilir. Üretilen 6 NADH + 6H⁺ ve 2 FADH₂ elektron taşıma sistemine aktarılır.
ETS, elektron taşıyıcı belirli proteinlerden veya moleküllerden oluşmuş bir sistemdir; elektronlar taşınırken indirgenme ve yükseltgenme reaksiyonları gerçekleşir. ETS, oksijenli solunumda en fazla enerji elde edilen aşamadır. Taşıyıcı moleküller ve ATP sentaz enzimi ökaryotlarda mitokondrinin kristasında, prokaryotlarda hücre zarının kıvrımlı yapılarında bulunur. Elektronlar bir dizi indirgenme ve yükseltgenme tepkimesi ile oksijene kadar taşınır. Oksijen, enerji seviyesi düşmüş elektronları ETS’nin son molekülünden alır; elektron kazanmış oksijen, elektron kaybetmiş bir çift proton ile birleşerek suyu oluşturur.
Oksijenli solunumda tüketilen bir glikoz molekülünden substrat düzeyinde fosforilasyonla 4 ATP, oksidatif fosforilasyon ile NAD⁺ ve FAD tarafından taşınan hidrojen elektronlarının enerjisiyle 26 ya da 28 ATP sentezlenir. Böylece glikoz başına 30 ya da 32 ATP üretilir. ATP sayısındaki bu farklılık, sitoplazmada glikolizle oluşturulan NADH moleküllerinin değişik dokularda ETS’ye farklı mekanizmalarla katılmasından kaynaklanır. Örneğin iskelet kası ve beyin hücrelerinde 30; karaciğer, böbrek ve kalp hücrelerinde 32 ATP üretilir. Mitokondride 1 molekül glikozdan 6 molekül CO₂ açığa çıkar. Oluşan 12 molekül H₂O’dan 6 molekülü Krebs döngüsünde kullanılır, kalan 6 molekül H₂O ortama verilir.
Canlılar hücresel solunumda enerji kaynağı olarak sırasıyla karbohidrat, lipid ve protein kullanır. Karbohidratlar hidrolizle glikoza sindirilir; glikoz glikolizde piruvata parçalanır, piruvat mitokondride asetil CoA’ya dönüşür, Krebs ve ETS evrelerinden geçerek CO₂ ve H₂O’ya parçalanır. Lipitler gliserol ve yağ asitlerine sindirilir; gliserol PGAL’den tepkimelere katılarak piruvata dönüşür, yağ asitleri 2C’lu parçalara ayrılıp asetil CoA şeklinde sitrik asit döngüsüne girer. Proteinler amino asitlere sindirilir; amin grubu amonyak hâlinde ayrılır (deaminasyon). 2C’lu amino asitler asetil CoA’dan, 3C’lu amino asitler piruvattan, 4 ve daha fazla C’lu amino asitler Krebs döngüsünden tepkimelere katılır.