La función vital involucrada principalmente en la conversión de moléculas orgánicas almacenadas de energía a una forma directamente utilizable por la célula es la respiración celular. La respiración celular es el proceso mediante el cual las células descomponen moléculas orgánicas, como la glucosa, en moléculas más simples, como dióxido de carbono y agua, y en el proceso generan energía utilizable en forma de ATP (trifosfato de adenosina). El ATP es la moneda energética universal de la célula y se utiliza para alimentar diversos procesos celulares. La respiración celular tiene lugar en las mitocondrias de la célula e implica una serie de reacciones bioquímicas complejas. El proceso se puede resumir de la siguiente manera:

Glucólisis: En el citoplasma, la glucosa se descompone en dos moléculas de piruvato, liberando una pequeña cantidad de ATP en el proceso.

Oxidación del piruvato: El piruvato de la glucólisis se transporta a las mitocondrias, donde se descompone y se convierte en acetil CoA.

Ciclo del ácido cítrico (ciclo de Krebs): El acetil CoA ingresa al ciclo del ácido cítrico, una serie de reacciones químicas que resultan en la liberación de dióxido de carbono, la producción de ATP, NADH (nicotinamida adenina dinucleótido) y FADH2 (flavina adenina dinucleótido).

Cadena de transporte de electrones: NADH y FADH2 del ciclo del ácido cítrico transportan electrones de alta energía a la cadena de transporte de electrones, una serie de complejos proteicos en la membrana mitocondrial interna. A medida que los electrones atraviesan los complejos, su energía se utiliza para bombear iones de hidrógeno a través de la membrana, creando un gradiente de protones.

Fosforilación oxidativa: El gradiente de protones creado por la cadena de transporte de electrones genera un flujo de iones de hidrógeno de regreso a la matriz mitocondrial a través de una estructura llamada ATP sintasa. Este flujo impulsa la síntesis de ATP a partir de ADP (difosfato de adenosina).

A través de estos procesos, la respiración celular convierte la energía almacenada en moléculas orgánicas, como la glucosa, en la forma de ATP directamente utilizable. Luego, la célula utiliza el ATP para impulsar diversos procesos que requieren energía, incluida la contracción muscular, la transmisión nerviosa, la síntesis de proteínas y el transporte activo de moléculas a través de las membranas.