L'oxygène est utilisé comme accepteur d'électrons dans la chaîne de transport d'électrons de la respiration aérobie pour générer de l'adénosine triphosphate, ou ATP. Ce composé est un composant essentiel du transfert d'énergie intracellulaire. La respiration cellulaire aérobie est en contraste direct avec la respiration anaérobie, qui ne nécessite pas d'oxygène.
La respiration cellulaire, qu'elle soit aérobie ou anaérobie, est un processus métabolique qui convertit l'énergie nutritive en ATP et en déchets. Dans le corps humain, cela se traduit par la décomposition des aliments en énergie stockée sous forme de sucres, puis par l'utilisation de ce sucre pour créer de l'ATP, qui permet aux cellules d'effectuer des fonctions vitales. L'ATP est essentiellement la "monnaie énergétique" qui permet le transfert d'énergie entre le sucre et la cellule.
La respiration aérobie utilise l'oxygène recueilli au cours du processus de respiration anatomique (ou respiration) pour faciliter la synthèse d'ATP. Dans ce rôle, l'oxygène est un accepteur d'électrons au sein de la chaîne de transport d'électrons qui synthétise l'ATP à partir des nutriments. Pour compléter le processus de synthèse de l'ATP, cependant, une variété d'enzymes supplémentaires, principalement l'ATP synthase, doivent également être présentes.
Le processus de respiration cellulaire aérobie et le rôle de l'oxygène en son sein sont peut-être mieux compris en les comparant à la respiration cellulaire anaérobie. La respiration anaérobie a lieu lorsqu'un organisme convertit des nutriments en ATP sans la présence d'oxygène dans la chaîne de transport d'électrons. Des substances telles que le fumarate, le nitrate, le sulfate ou le soufre sont utilisées à la place.