En las células vivas, la glucosa se degrada y se libera energía. Parte de esta energía se usa para sintetizar ATP. En la mayoría de las células, este proceso necesita oxígeno. La degradación de la glucosa mediante el uso de oxígeno o alguna otra sustancia inorgánica, se conoce como respiración celular. La respiración celular que necesita oxígeno se llama respiración aeróbica.
En la respiración aeróbica, la degradación de glucosa comprende una serie de reacciones. Sin embargo, la reacción general se puede representar con la siguiente ecuación.
Observa que, en la respiración aeróbica, la glucosa se rompe en bióxido de carbono y agua. La respiración aeróbica ocurre en dos etapas. En la primera, la glucosa se parte en dos moléculas de ácido pirúvico. El ácido pirúvico es un compuesto de tres carbonos. En esta reacción, se usan dos moléculas de ATP, pero se producen cuatro moléculas de ATP.
Además, el hidrógeno, junto con electrones, se mueve a una coenzima que se llama nicotín, adenín dinucleótido (NAD+), y forma NADH. La producción de ATP al convertir glucosa en ácido pirúvico se llama glucólisis. La glucólisis ocurre en el citoplasma de la célula.
La glucólisis es anaeróbica, porque no requiere oxígeno. Sin embargo, el ácido pirúvico que se produce en la glucólisis se usa en la segunda etapa de la respiración aeróbica. La segunda etapa es aeróbica por que requiere oxígeno.
La glucólisis libera solamente el 10 por ciento de la energía disponible en la molécula de glucosa. Esta energía se almacena en forma de ATP y de NADH. La energía restante en la glucosa se libera al romperse cada una de las moléculas de ácido pirúvico en agua y bióxido de carbono.
En el primer paso en la degradación del ácido pirúvico, una molécula de tres carbonos, pasa a un compuesto de dos carbonos. Este compuesto de dos carbonos es ácido acético. Está unido a una coenzima que se llama coenzima A, abreviada coA. Observa que al formarse el acetil-coA, se produjo una molécula de bióxido de carbono. También, elhidrógeno proveniente del ácido pirúvico, junto con electrones, se une a NAD+ y forma NADH.
La bioquímica moderna define a la respiración como proceso vital en el que se transfieren electrones de las sustancias orgánicas (combustibles) al oxígeno molecular. Según esta definición, el concepto de respiración de Lavoisier resulta ser asombrosamente exacto. Para el bioquímico, la respiración es importante como el mecanismo por medio del cual las células aeróbicas liberan la mayor parte de la energía química disponible en los sustratos de “combustible”.
En la bioquímica de los alimentos, el tema es de particular importancia en relación con labioquímica nutricional y con el comportamiento posterior a la cosecha de las frutas y legumbres. La bioquímica de la respiración también explica el origen de numerosos metabolitos intermediarios de importancia en los alimentos, tales como los ácidos vegetales.