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As células da maioria dos organismos—incluindo plantas e animais—obtêm energia utilizável através da respiração aeróbica, a versão da respiração celular que requer oxigénio. A respiração aeróbica consiste em quatro fases principais: glicólise, oxidação do piruvato, ciclo do ácido cítrico e fosforilação oxidativa. A terceira fase principal, o ciclo do ácido cítrico, também é conhecido como o ciclo de Krebs ou o ciclo do ácido tricarboxílico (TCA).
Para cada molécula de glicose que sofre respiração celular, o ciclo do ácido cítrico é realizado duas vezes; isso ocorre porque a glicólise (a primeira fase da respiração aeróbica) produz duas moléculas de piruvato por molécula de glicose. Durante a oxidação do piruvato (a segunda fase da respiração aeróbica), cada molécula de piruvato é convertida em uma molécula de acetil-CoA—a entrada no ciclo do ácido cítrico. Portanto, para cada molécula de glicose, duas moléculas de acetil-CoA são produzidas. Cada uma das duas moléculas de acetil-CoA passa uma vez pelo ciclo do ácido cítrico.
O ciclo do ácido cítrico começa com a fusão de acetil-CoA e oxaloacetato para formar ácido cítrico. Para cada molécula de acetil-CoA, os produtos do ciclo do ácido cítrico são duas moléculas de dióxido de carbono, três moléculas de NADH, uma molécula FADH2 e uma molécula GTP/ATP. Portanto, para cada molécula de glicose (que gera duas moléculas de acetil-CoA), o ciclo do ácido cítrico produz quatro moléculas de dióxido de carbono, seis moléculas de NADH, duas moléculas FADH2 e duas moléculas de GTP/ATP. O ciclo do ácido cítrico também regenera o oxaloacetato, a molécula que inicia o ciclo.
Embora o rendimento de ATP do ciclo do ácido cítrico seja modesto, a produção das coenzimas NADH e FADH2 é fundamental para a produção de ATP na fase final da respiração celular, fosforilação oxidativa. Essas coenzimas atuam como portadores de eletrões e doam os seus eletrões para a cadeia de transporte de eletrões, impulsionando a produção da maior parte do ATP produzido pela respiração celular.
