La respiración celular es la vía metabólica que convierte la glucosa en ATP, la moneda energética de la célula. Existen dos formas distintas:anaeróbica, que evita el oxígeno, y aeróbica, que depende de él.
Cuando el suministro de oxígeno va por detrás de la demanda, como durante el ejercicio intenso, las células cambian a vías anaeróbicas, produciendo lactato y una modesta producción de ATP. La acumulación de lactato y el déficit de oxígeno provocan fatiga muscular y respiración agitada.
La respiración aeróbica se desarrolla en tres etapas coordinadas, cada una de las cuales se basa en la anterior para extraer la máxima energía de una molécula de glucosa.
La glucólisis ocurre en el citosol y no requiere oxígeno. Descompone la glucosa en dos moléculas de piruvato, produciendo una ganancia neta de dos ATP y dos NADH.
El piruvato ingresa a las mitocondrias, donde se convierte en acetil-CoA y entra en el ciclo de Krebs. Cada vuelta produce un ATP (o GTP), tres NADH y un FADH₂, al tiempo que libera dos moléculas de CO₂. Para una glucosa, el ciclo se ejecuta dos veces, añadiendo ocho NADH y dos FADH₂ al conjunto.
Los electrones de alta energía del NADH y FADH₂ viajan a través de la membrana mitocondrial interna. El oxígeno actúa como aceptor final de electrones y se combina con el hidrógeno para formar agua. El flujo de electrones impulsa un gradiente de protones que impulsa la ATP sintasa, generando la mayor parte del ATP celular:alrededor de 30 a 32 moléculas por glucosa.
Sin oxígeno, la cadena de transporte de electrones se detiene, deteniendo la síntesis de ATP y obligando a la célula a volver a la glucólisis y la fermentación. Así, el oxígeno es indispensable para la completa oxidación de la glucosa y la producción eficiente de ATP.
