Šūnu elpošana ir process, kurā pārtikas molekulas tiek izmantotas šūnu enerģijas ražošanai. Tas var būt aerobs, kur ir skābeklis, vai anaerobs, kur skābekļa nav, un procesam ir nepieciešams cukurs, piemēram, glikoze. Aerobā šūnu elpošana parasti notiek eikariotu šūnās, šūnās, kas atrodamas augos un dzīvniekos. Iesaistītie vielmaiņas procesi notiek mazās šūnās, kas pazīstamas kā mitohondriji. Sākot ar glikozi un turpinot virkni ķīmisku reakciju, šūnu elpošana ļauj ražot bioķīmisko enerģiju, ko sauc par adenozīna trifosfātu (ATP).
Mitohondriji, sīkie šūnu orgāni jeb organoīdi, kuros notiek aerobā šūnu elpošana, atrodas gandrīz visās eikariotu šūnās. Šūnas, kurām ir lielākas enerģijas prasības, piemēram, smadzeņu šūnas, satur lielāku skaitu mitohondriju. Pirms var notikt šūnu elpošana, sākotnējais solis, kas pazīstams kā glikolīze, notiek ārpus mitohondrijiem, šūnas citoplazmā. Citoplazma ir želejveida viela, kas aizpilda šūnu un kurā atrodas tādi organoīdi kā mitohondriji.
Glikolīze ir vielmaiņas reakcija, kurā glikoze sadalās, veidojot divas pirovīnskābes un divas reducētā nikotīnamīda adenīna dinukleotīda (NADH) molekulas. Šis process ir pirmais solis, kas notiek šūnās pirms anaerobās vai aerobās šūnu elpošanas. Glikolīzei nav nepieciešams skābeklis, un, lai gan procesā tiek izmantotas divas ATP molekulas, tas rada četras, kā rezultātā tiek iegūtas divas ATP molekulas. Pēc tam pirovīnskābe un NADH nonāk mitohondrijā, kur pirovīnskābe tiek pārveidota par vielu, ko sauc par acetil-CoA. Enerģija ir nepieciešama, lai NADH transportētu mitohondrijā, un tā rezultātā tiek zaudēti divi ATP.
Pēc tam notiek divi aerobās šūnu elpošanas posmi, kas ir pazīstami kā Krebsa cikls vai citronskābes cikls un elektronu transportēšanas ķēde. Acetil CoA iekļūst Krebsa ciklā, kas kopā ar ATP ražo reducētu flavīna adenīna dinukleotīdu (FADH2) un NADH. Pēc tam FADH2 un NADH transportē elektronus uz elektronu transportēšanas ķēdi, kur tie tiek oksidēti un rodas vairāk ATP. Kopumā, ņemot vērā divu ATP sākotnējo zudumu, reakcijas, kas notiek mitohondrijās, rada 36 ATP molekulas.
Ūdens un oglekļa dioksīds ir šūnu aerobās elpošanas atkritumi. Oglekļa dioksīds savienojas ar ūdeni, veidojot ogļskābi, padarot asinis skābākas. Tam ir svarīga loma asins pH uzturēšanā. Elpošana nepārtraukti izvada no organisma oglekļa dioksīdu, neļaujot asinīm kļūt pārāk skābām.