Tutti gli esseri viventi hanno bisogno di energia per sopravvivere, quindi le cellule impiegano molto sforzo per convertire l'energia in una forma che può essere confezionata e utilizzata. Come gli animali si sono evoluti, così ha la complessità dei sistemi di produzione di energia. L'apparato respiratorio, l'apparato digerente, il sistema circolatorio e il sistema linfatico sono tutte parti del corpo umano che sono necessarie solo per catturare l'energia in una singola molecola in grado di sostenere la vita.

ATP

L'intento della respirazione cellulare è di generare ATP, o adenosina trifosfato, la principale molecola di immagazzinamento e trasferimento dell'energia della cellula. L'ATP è una molecola complessa che include alcune strutture di anelli molecolari differenti, ma la cosa importante da ricordare è i tre gruppi fosfato allegati, da cui deriva il nome trifosfato. L'ATP viene utilizzato per sostenere processi come la contrazione muscolare, momento in cui diventa una molecola di ADP o adenosina difosfato. Nella respirazione cellulare, l'ADP è dotato di fosfato per diventare di nuovo ATP.

Reazione catabolica

L'energia chimica è generata dalla rottura delle molecole. Ci sono molti modi per descrivere questa reazione, ma il termine catabolismo è usato per descrivere l'esatta rottura delle molecole per l'energia nella cellula. Nel caso dell'ATP, la rimozione di un gruppo fosfato rilascia una grande quantità di energia libera, consentendo alla molecola di essere utilizzata per il lavoro. La reazione chimica avviene per idrolisi, in cui la decomposizione di una sostanza è accompagnata dall'inserzione di una molecola d'acqua tra due legami. Una volta rimosso il terzo gruppo di fosfati, ADP ne ha rimaste solo due. Ecco perché un singolo gruppo fosfato ripristinerà l'ADP all'ATP.

Glucosio

L'energia entra nel processo di respirazione cellulare sotto forma di glucosio, uno zucchero semplice che viene digerito e scomposto dal complesso carboidrati, poi introdotti nelle cellule attraverso i sistemi circolatori del corpo. Il glucosio è una molecola comune e facilmente modificabile. Le piante sintetizzano il glucosio come prodotto finale nel processo noto come fotosintesi convertendo l'energia luminosa in energia chimica.

Energy Extraction

Gli animali, d'altra parte, estraggono energia dal glucosio con l'intenzione di produrre ATP come risultato finale. A differenza della fotosintesi, l'energia rimane nella stessa forma. Inizia come energia chimica e finisce come energia chimica. Ciò si ottiene modificando il glucosio in un percorso molto complesso e coinvolto al fine di estrarre l'energia necessaria per ripristinare l'ADP in ATP. In altre parole, se la scomposizione delle forniture di ATP funziona per il corpo, allora una fonte di energia esterna dovrà essere scomposta per ripristinare l'ATP, perché l'energia non può essere ricatturata e fluisce solo in un modo attraverso il sistema.

Rendimento energetico

Da una singola molecola di glucosio una cellula può generare una resa netta di 36 molecole di ATP. Tuttavia, la maggior parte dell'energia all'interno di un organismo viene persa sotto forma di calore, quindi il processo è altamente inefficiente. Infatti, tutte le reazioni di rilascio di energia liberano il calore. L'energia che rimane dietro può essere messa al lavoro mantenendo un organismo attivo e vivo.