Respiración celular es la suma de los diversos medios bioquímicos que emplean los organismos eucariotas para extraer energía de los alimentos, específicamente glucosa moléculas.

El proceso de respiración celular incluye cuatro etapas o pasos básicos: glucólisis, que ocurre en todos los organismos, procariotas y eucariotas; la reacción del puente, que prepara el escenario para la respiración aeróbica; y el ciclo de Krebs y el cadena de transporte de electronesvías dependientes de oxígeno que ocurren en secuencia en la mitocondria.

Los pasos de la respiración celular no ocurren a la misma velocidad, y el mismo conjunto de reacciones puede ocurrir a diferentes velocidades en el mismo organismo en diferentes momentos. Por ejemplo, se esperaría que la tasa de glucólisis en las células musculares aumentara mucho durante ejercicios intensos. anaeróbico ejercicio, que incurre en una «deuda de oxígeno», pero los pasos de la respiración aeróbica no se aceleran apreciablemente a menos que el ejercicio se realice a un nivel de intensidad aeróbico de «pago por uso».

La fórmula completa de respiración celular se ve ligeramente diferente de una fuente a otra, dependiendo de lo que los autores decidan incluir como reactivos y productos significativos. Por ejemplo, muchas fuentes omiten los transportadores de electrones NAD⁺/NADH y FAD²⁺/FADH2 del balance bioquímico.

En general, la glucosa de la molécula de azúcar de seis carbonos se convierte en dióxido de carbono y agua en presencia de oxígeno para producir de 36 a 38 moléculas de ATP (trifosfato de adenosina, la «moneda energética» natural de las células). Esta ecuación química está representada por la siguiente ecuación:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6 CO₂ + 12 horas₂O + 36 ATP

La primera etapa de la respiración celular es glucólisis, que es un conjunto de diez reacciones que no requieren oxígeno y, por lo tanto, ocurren en cada célula viva. Los procariotas (de los dominios Bacteria y Archaea, anteriormente llamados «arqueobacterias») utilizan la glucólisis casi exclusivamente, mientras que los eucariotas (animales, hongos, protistas y plantas) la utilizan principalmente como medio para preparar las reacciones energéticamente más lucrativas de la respiración aeróbica.

La glucólisis tiene lugar en el citoplasma. En la «fase de inversión» del proceso, se consumen dos ATP a medida que se agregan dos fosfatos al derivado de glucosa antes de que se divida en dos compuestos de tres carbonos. Estos se transforman en dos moléculas de piruvato, 2 NADH y cuatro ATP para un ganancia neta de dos ATP.

La segunda etapa de la respiración celular, la transición o reacción del puente, recibe menos atención que el resto de la respiración celular. Sin embargo, como su nombre lo indica, no habría forma de pasar de la glucólisis a las reacciones aeróbicas más allá sin ella.

En esta reacción, que ocurre en la mitocondria, las dos moléculas de piruvato de la glucólisis se convierten en dos moléculas de acetil coenzima A (acetil CoA), con dos moléculas de CO₂ producidos como desechos metabólicos. No se produce ATP.

El ciclo de Krebs no genera mucha energía (dos ATP), pero al combinar la molécula de dos carbonos acetil CoA con la molécula de cuatro carbonos oxaloacetato, y ciclar el producto resultante a través de una serie de transiciones que recortan la molécula de nuevo a oxaloacetato, genera ocho NADH y dos FADH₂otro transportador de electrones (cuatro NADH y uno FADH₂ por molécula de glucosa que entra en la respiración celular en la glucólisis).

Estas moléculas son necesarias para la cadena de transporte de electrones y, en el curso de su síntesis, cuatro CO más₂ las moléculas se desprenden de la célula como desecho.

La cuarta y última etapa de la respiración celular es donde se realiza la mayor «creación» de energía. Los electrones transportados por NADH y FADH₂ son extraídos de estas moléculas por enzimas en la membrana mitocondrial y se utilizan para impulsar un proceso llamado fosforilación oxidativa, en el que un gradiente electroquímico impulsado por la liberación de los electrones antes mencionados impulsa la adición de moléculas de fosfato a ADP para producir ATP.

Oxígeno se requiere para este paso, ya que es el aceptor final de electrones en la cadena. Esto crea H₂Oh, entonces este paso es de donde viene el agua en la ecuación de la respiración celular.

En total, se generan de 32 a 34 moléculas de ATP en este paso, dependiendo de cómo se sume el rendimiento energético. De este modo la respiración celular produce un total de 36 a 38 ATP: 2 + 2 + (32 o 34).