El oxígeno es un agente oxidante fuerte porque tiene una electronegatividad muy alta. La respiración anaeróbica utiliza un agente oxidante que es menos efectivo que el oxígeno y, por lo tanto, no puede obtener tanta energía libre de las moléculas como la respiración aeróbica con oxígeno (O2).
La respiración celular es una serie de reacciones de reducción / oxidación (redox) que pasan electrones (e) a lo largo de cadenas de moléculas, y utilizando la energía libre liberada al hacerlo, para producir ATP.
El proceso comienza anaeróbicamente, donde la glucólisis divide la glucosa (C6H12O6) en dos moléculas de piruvato (C3H4O3) utilizando el agente oxidante NAD +. La glucólisis gana dos ATP en el proceso, pero queda mucha más energía de los productos de piruvato. Si el oxígeno no está disponible, se actúa sobre estos piruvatos durante la fermentación regenerando NAD +, de modo que la glucólisis puede continuar anaeróbicamente.
Si hay oxígeno disponible, la respiración aeróbica comienza cuando los productos de piruvato de la glucólisis entran en la mitocondria. El piruvato se oxida primero por NAD + cuando atraviesa la membrana mitocondrial, y luego nuevamente por NAD + y FADH en el ciclo del ácido cítrico donde se producen dos ATP. El piruvato se descompone completamente en la mitocondria al dióxido de carbono (CO2) que se libera a la atmósfera. Al hacerlo, los electrones ganados por los transportadores de electrones reducidos (NADH y FADH2) se agregan a la cadena de transporte de electrones y pasan a través de complejos de citocromo en una serie de estados de energía cada vez más bajos al aceptador de electrones final, oxígeno (O2) , que se reduce a agua (H2O). El proceso aeróbico se detiene sin oxígeno.
La energía libre disponible por la cadena de transporte elecrónica se usa para mover iones de hidrógeno (H +) a través de la membrana mitocondrial interna, creando un potencial de membrana que produce ATP como iones de hidrógeno (H +) que atraviesan la membrana a través de la ATP sintasa en la quimiosmosis. Este proceso se llama fosforilación oxidativa, produciendo 32-34 ATP adicionales por glucosa.
