Rendimiento ATP

La respiración celular produce entre 30 y 32 ATP por molécula de glucosa. Aunque la mayor parte del ATP resulta de la fosforilación oxidativa y de la cadena de transporte de electrones (ETC), 4 ATP se obtienen de antemano (2 de la glucólisis y 2 del ciclo del ácido cítrico).

La ETC está incrustada en la membrana mitocondrial interna y se compone de cuatro complejos proteicos principales y una ATP sintasa. NADH y FADH₂ pasan electrones a estos complejos, que bombean protones al espacio intermembrana. Esta distribución de protones genera un gradiente de concentración a través de la membrana. El gradiente impulsa la producción de ATP cuando los protones regresan a la matriz mitocondrial a través de la ATP sintasa.

Por cada dos electrones que el NADH pasa a través del complejo I, se bombean un total de 10 protones: el complejo I y el complejo III bombean cada uno 4 protones, aunque el complejo IV bombea 2 protones. El complejo II no participa en la cadena de electrones iniciada por NADH. FADH₂, sin embargo, pasa 2 electrones al complejo II, por lo que se bombean un total de 6 protones por FADH₂ (4 protones a través del complejo III y 2 protones a través del complejo IV).

Se necesitan cuatro protones para sintetizar 1 ATP. Dado que se bombean 10 protones por cada NADH, 1 NADH produce 2,5 (10/4) ATP. Se bombean seis protones por cada FADH₂, por lo que 1 FADH₂ produce 1,5 (6/4) ATP.

La respiración celular produce un máximo de 10 NADH y 2 FADH₂ por molécula de glucosa. Dado que un solo NADH produce 2,5 ATP y un solo FADH₂ produce 1,5 ATP, se producen 25 ATP + 3 ATP mediante fosforilación oxidativa. Se producen cuatro ATP antes de la fosforilación oxidativa, que produce un máximo de 32 ATP por molécula de glucosa.

Es importante destacar que la glucólisis ocurre en el citosol y la ETC se encuentra en las mitocondrias (en eucariotas). La membrana mitocondrial no es permeable al NADH. Como resultado, los electrones del 2 NADH que se producen mediante la glucólisis deben transportarse a las mitocondrias. Una vez dentro de la mitocondria, los electrones pueden pasar a NAD⁺ o FAD. Teniendo en cuenta los diferentes rendimientos de ATP según el transportador de electrones, el rendimiento total de la respiración celular es de 30 a 32 ATP por molécula de glucosa.