عمون- التنفس الخلوي هو عملية بيوكيميائية تحدث في الميتوكوندريا، وتهدف إلى تحرير الطاقة من جزيئات الغذاء وتوفيرها لعمليات الحياة الأساسية في الكائنات الحية ذات النواة الحقيقية. الميتوكوندريا هي جزء من الخلايا ذات النواة الحقيقية، وتحدث فيها معظم التفاعلات الكيميائية في الخلية.

تتميز الميتوكوندريا بشكلها البيضاوي أو العصوي وحجمها يتراوح بين 0.5 إلى 10 ميكرومتر. وظيفتها الرئيسية هي إنتاج الطاقة في شكل ثلاثي الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)، بالإضافة إلى تخزين الكالسيوم وتوليد الحرارة. توجد الميتوكوندريا في جميع خلايا الجسم ما عدا خلايا كريات الدم الحمراء، وتحتوي على غشاءين. الغشاء الخارجي قابل لنفاذية الجزيئات الصغيرة ويحتوي على قنوات لنقل الجزيئات الكبيرة، أما الغشاء الداخلي فهو أقل نفاذية ويسمح فقط للجزيئات الصغيرة بالعبور إلى الكتلة المركزية للميتوكوندريا، والتي تحتوي على حمض الديوكسي ريبو نوكلييك (DNA) وحمض الستريك.

تتكون عملية التنفس الخلوي داخل الميتوكوندريا من أربع مراحل متكاملة:

تكسير الجلوكوز: يتم تحليل جزيئات الجلوكوز وتحويلها من سكر سداسي الكربون إلى جزيئات ثلاثية الكربون تسمى البيروفات.

أكسدة البيروفات: يتم أكسدة البيروفات المتكونة من تحلل الجلوكوز وتحويلها إلى جزيئين من الكربون، ثم يتم ربطها بإنزيم يسمى الأسيتيل. تنتج هذه العملية غاز ثاني أكسيد الكربون داخل الميتوكوندريا.

دورة حمض الستريك: يتحد الأسيتيل المتكون من المرحلة السابقة مع مركب رباعي الكربون، ثم يحدث العديد من تفاعلات الأكسدة لإعادة تشكيل الجزيئات في دورة تسمى حمض الستريك.

الفسفرة التأكسدية: هي المرحلة الأخيرة من عملية التنفس الخلوي، وتتم فيها تحويل الطاقة الكيميائية المنتجة من التفاعلات إلى طاقة قابلة للاستخدام. يتم ذلك عن طريق أكسدة المرافقات الإنزيمية، مما يؤدي إلى إطلاق إلكترونات عالية الطاقة، تنقل عبر الناقلات إلى خارج الميتوكوندريا وصولاً إلى الأكسجين، ويتم من خلاله تكوين جزيئات الماء.

بهذه الطريقة، يتم تحرير الطاقة من الروابط الكيميائية في جزيئات الغذاء وتخزينها في شكل ATP، ويتم استخدام هذه الطاقة في العمليات الحيوية الأساسية في الخلية.