Oksijenli solunum, enerji verici organik besin monomerlerinin oksijenin varlığında birbirini takip eden kimyasal reaksiyonlarla karbondioksit ve su gibi inorganik ürünlere kadar parçalanması ve bu süreçte açığa çıkan enerjinin ATP (adenozin trifosfat) formunda depolanması sürecidir. Oksijenli solunumun temel amacı, organizmaya gereken enerjiyi sağlamaktır.

Oksijenli solunum iki ana yol üzerinde gerçekleşir: karbon yolu ve hidrojen yolu. Glikozda bulunan karbon atomları, serbest hale geçer ve karbondioksit olarak açığa çıkar. Bu reaksiyonlar karbon yolu olarak adlandırılır. Glikozda bulunan hidrojen atomları ise oksijen ile birleşerek su meydana getirirler. Bu reaksiyona hidrojen yolu denir.

Glikoz, oksijen kullanılmadan ve ortamda oksijen bulunma koşulu olmadan ayrışarak iki molekül pirüvik aside dönüşür. Bu süreç, glikoliz olarak bilinir ve hücrenin sitoplazmasında gerçekleşir. Glikolizin başlangıcında aktivasyon enerjisi olarak iki ATP harcanır. Glikoz, enzimler yardımıyla iki fosfatlı bir bileşiğe dönüşür. Bu süreçte oksijen kullanılmaz ve karbondioksit açığa çıkmaz. Mitokondrinin sıvı kısmında Krebs döngüsü gerçekleşir. Solunumda karbondioksitin açığa çıkması, pirüvik asidin mitokondride parçalanmasıyla başlar.

Organik bileşiklerden kopan hidrojenlerin oksijenle birleşerek su meydana getirmesine kadar geçen reaksiyonlar dizisi, oksijenli solunumun hidrojen yolunu meydana getirir. Bu evrenin diğer adı oksidatif fosforilasyon evresidir. Oksijenli solunumda enerjinin en yoğun üretildiği evredir. Oksijenli solunumun enerji verimi daha yüksek olduğu için gelişmiş yapılı canlılarda metabolizma enerjisinin sağlanmasında bu yöntem kullanılır.

Oksijenli solunum, bazı bakterilerde, bir hücreli canlıların çoğunda ve çok hücreli canlılarda görülür. Glikozun yıkımının bir bölümü sitoplazmada, diğer bölümü ise mitokondride gerçekleşir. Bir molekül glikozdan net otuz sekiz ATP yani metabolik enerji kazanılır.

Oksijenli solunum, organizmalar için hayati öneme sahiptir. Bu süreç, enerji verimliliği açısından en etkili yöntemdir ve yüksek enerji ihtiyaçlarını karşılamak için kullanılır. Ayrıca, oksijenli solunum sonucu üretilen ATP, hücresel faaliyetlerin devamı için gereklidir.

Oksijenli solunum, sadece enerji üretimi ile sınırlı kalmaz, aynı zamanda metabolik ara ürünlerin oluşturulmasında da rol oynar. Bu ara ürünler, hücrede çeşitli biyosentetik yollarla kullanılarak proteinler, lipidler ve nükleik asitler gibi önemli biyomoleküllerin sentezinde kullanılır.