Cellulaire ademhaling produceert 30-32 ATP-moleculen per glucosemolecuul. Hoewel de meeste ATP het resultaat is van oxidatieve fosforylering en de elektronentransportketen (ETK), wordt er vooraf 4 ATP gewonnen (2 uit glycolyse en 2 uit de citroenzuurcyclus).
De ETK is ingebed in het binnenste mitochondriale membraan en omvat vier belangrijke eiwitcomplexen en een ATP-synthase. NADH en FADH2 geven elektronen af aan deze complexen, die op hun beurt protonen in de intermembraanruimte pompen. Deze verdeling van protonen genereert een concentratiegradiënt over het membraan. Het gradiënt drijft de productie van ATP aan wanneer protonen via de ATP-synthase terugvloeien in de mitochondriale matrix.
Voor elke 2 elektronen die door NADH worden overgedragen aan complex I, pompen complexen I en III elk 4 protonen en complex IV pompt 2 protonen, dus in totaal 10 protonen. Complex II is niet betrokken bij de elektronenketen die geïnitieerd wordt door NADH. FADH 2 draagt echter 2 elektronen over aan complex II, dus in totaal worden er 6 protonen gepompt per FADH 2 ; 4 protonen via complex III en 2 via complex IV.
Er zijn vier protonen nodig om 1 ATP te synthetiseren. Aangezien 10 protonen worden gepompt voor elke NADH, levert 1 NADH 2,5 (10/4) ATP op. Per FADH 2 worden zes protonen gepompt, dus 1 FADH 2 levert 1,5 (6/4) ATP op.
Cellulaire ademhaling produceert maximaal 10 NADH en 2 FADH 2 per glucosemolecuul. Aangezien een enkele NADH 2,5 ATP produceert en een enkele FADH 2 1,5 ATP produceert, betekent dit dat 25 ATP + 3 ATP door oxidatieve fosforylering worden geproduceerd. Er worden vier ATP geproduceerd vóór oxidatieve fosforylering, wat een maximum van 32 ATP per glucosemolecuul oplevert.
Glycolyse vindt plaats in het cytosol en dat de ETC vindt plaats in de mitochondriën (in eukaryoten). Het mitochondriale membraan is niet doorlaatbaar voor NADH, waardoor de elektronen van de 2 NADH die door glycolyse worden geproduceerd, naar de mitochondriën worden geleid. Binnenin de mitochondriën, kunnen de elektronen worden doorgegeven aan NAD + of FAD. Aangezien de ATP-opbrengst is afhankelijk van de elektronendrager, kan de totale opbrengst van cellulaire ademhaling 30 tot 32 ATP per glucosemolecuul zijn.
