Het belangrijkste verschil tussen anaërobe en aerobe omstandigheden is de behoefte aan zuurstof. Anaërobe processen hebben geen zuurstof nodig, terwijl aerobe processen wel zuurstof nodig hebben. De Krebs-cyclus is echter niet zo eenvoudig. Het maakt deel uit van een complex meerstappenproces dat cellulaire ademhaling wordt genoemd. Hoewel het gebruik van zuurstof niet direct betrokken is bij de Krebs-cyclus, wordt het als een aeroob proces beschouwd.
Overzicht van aerobe cellulaire ademhaling
Aërobe cellulaire ademhaling vindt plaats wanneer cellen voedsel consumeren om energie te produceren in de vorm van adeninetrifosfaat of ATP. Het katabolisme van de suikerglucose markeert het begin van cellulaire ademhaling wanneer energie vrijkomt uit zijn chemische bindingen. Het complexe proces bestaat uit verschillende onderling afhankelijke componenten zoals glycolyse, de Krebs-cyclus en de elektronentransportketen. Over het algemeen vereist het proces 6 moleculen zuurstof voor elk glucosemolecuul. De chemische formule is 6O2 + C6H12O6 --> 6CO2 + 6H2O + ATP-energie.
De voorloper van de Krebs-cyclus: glycolyse
Glycolyse vindt plaats in het cytoplasma van de cel en moet voorafgaan aan de Krebs-cyclus. Het proces vereist het gebruik van twee ATP-moleculen, maar als glucose wordt afgebroken van een suikermolecuul met zes koolstofatomen in twee suikermoleculen met drie koolstofatomen, worden vier ATP- en twee NADH-moleculen gecreëerd. De driekoolstofsuiker, bekend als pyruvaat, en NADH worden naar de Krebs-cyclus gebracht om meer ATP te creëren onder aerobe omstandigheden. Als er geen zuurstof aanwezig is, mag pyruvaat niet in de Krebs-cyclus komen en wordt het verder geoxideerd om melkzuur te produceren.
Citroenzuurcyclus
De Krebs-cyclus vindt plaats in de mitochondriën, ook wel bekend als het energiehuis van de cel. Nadat pyruvaat uit het cytoplasma is aangekomen, wordt elk molecuul volledig afgebroken van een suiker met drie koolstofatomen tot een fragment met twee koolstofatomen. Het resulterende molecuul is gehecht aan een co-enzym, dat de Krebs-cyclus start. Terwijl het fragment met twee koolstofatomen door de cyclus reist, heeft het een nettoproductie van vier moleculen koolstofdioxide, zes moleculen NADH en twee moleculen ATP en FADH2.
Het belang van de elektronentransportketen
Wanneer NADH wordt gereduceerd tot NAD, accepteert de elektronentransportketen de elektronen van de moleculen. Terwijl de elektronen worden overgebracht naar elke drager in de elektronentransportketen, komt vrije energie vrij en wordt deze gebruikt om ATP te vormen. Zuurstof is de laatste acceptor van elektronen in de elektronentransportketen. Zonder zuurstof raakt de elektronentransportketen vastgelopen met elektronen. Bijgevolg kan NAD niet worden geproduceerd, waardoor glycolyse melkzuur produceert in plaats van pyruvaat, wat een noodzakelijk onderdeel is van de Krebs-cyclus. De Krebs-cyclus is dus sterk afhankelijk van zuurstof en beschouwt het als een aëroob proces.