La respiración aeróbica es el proceso mediante el cual la célula descompone compuestos orgánicos (carbohidratos) para obtener energía metabólica almacenada en la molécula de trifosfato de adenosina – ATP, con la producción de compuestos inorgánicos dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O).
Ecuación general de la respiración aerobia: C6H12O6 (glucosa) + 6O2 ↔ 6CO2 + 6H2O + 38 ATP (energía)
Esta forma de procesar químicamente la molécula de glucosa para la síntesis de ATP, es utilizada principalmente por los animales y vegetales, además de algunas bacterias, hongos y seres protozoos.
Aunque es una reacción continua, por razones didácticas la respiración aeróbica es subdivida en tres etapas asociadas entre sí: la glucólisis, el ciclo de Krebs y el transporte de electrones, existiendo diferencias entre los organismos procarióticos y eucarióticos.
Como las células procarióticas están desprovistas de las mitocondrias (organelos citoplasmáticos) tanto la glucólisis como el ciclo de Krebs se producen en el hialoplasma de la célula, mientras que la cadena respiratoria ocurre cerca de la superficie interna de la membrana plasmática (mesosoma).
En las células eucariotas, la glucólisis también ocurre en el hialoplasma, sin embargo dado que es una célula con mitocondrias, los pasos para el ciclo de Krebs y el transporte de electrones de la cadena se producen necesariamente dentro de este orgánulo.
En este mecanismo son producidos ATD directamente, sin embargo, son formadas moléculas (FAD y NAD) receptoras de protones H+, siendo cada molécula de FADH2 y NADH responsables por la reconstitución respectiva de 2 y 3 moléculas de ATP.
Saldo energético por etapa de la respiración
Glucólisis
Son utilizadas dos moléculas de ATP para activar el catabolismo de la molécula de glucosa, aunque son formadas dos moléculas de NADH, cuatro ATP y dos moléculas de piruvato.
Por tanto, el saldo energético solamente de la cadena respiratoria es de:
4 ATP + 2 NADH – 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH
Ciclo de Krebs
De esta etapa el resultado debe ser doblado (duplicado), esa consideración es consecuente del ciclo de Krebs, envolviendo cada molécula de piruvato.
Por lo tanto, se forman cuatro moléculas de NADH, una de FADH2 y una del ATP en cada ciclo.
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
Cadena respiratoria
Etapa de conversión de las moléculas de NADH y FADH2 en moléculas de ATP, cuando los protones H+ por difusión son forzados a pasar por la proteína ATP sintasa (enzima transmembranal) restituyendo ADP (Adenosín trifosfato) en ATP.
2 NADH de glucólisis → 6 ATP
8 NADH del ciclo de Krebs → 24 ATP 34 ATP
2 FADH2 del ciclo de Krebs → 4 ATP
Balance energético de la respiración aerobia
Glucólisis = 2 ATP
Ciclo de Krebs = 2ATP
Cadena respiratoria = 34 ATP
Energía de la respiración celular aerobia total = 38 ATP
