Durante a respiração celular, a quebra completa de uma molécula de glicose resulta na geração de um máximo de 36-38 moléculas de trifosfato de adenosina (ATP). Esse processo ocorre em três etapas principais:glicólise, ciclo de Krebs (ácido cítrico) e fosforilação oxidativa. Aqui está um detalhamento do rendimento de ATP em cada estágio:

1. Glicólise (no citoplasma):
- A glicose é dividida em duas moléculas de piruvato.
- Cada piruvato sofre uma série de reações enzimáticas para formar Acetil CoA.
- Durante este processo, são produzidas 2 moléculas de ATP (ganho líquido) e 2 moléculas de NADH (forma reduzida de nicotinamida adenina dinucleotídeo).

2. Ciclo de Krebs (na matriz mitocondrial):
- Cada Acetil CoA entra no ciclo de Krebs, uma série de reações químicas que o oxidam ainda mais.
- Para cada Acetil CoA, o ciclo de Krebs gera 3 moléculas de NADH, 2 moléculas de FADH2 (forma reduzida de dinucleotídeo flavina adenina) e 1 molécula de ATP (fosforilação em nível de substrato).

3. Fosforilação oxidativa (na membrana mitocondrial interna):
- Os elétrons de alta energia transportados por NADH e FADH2 passam ao longo da cadeia de transporte de elétrons, uma série de complexos proteicos.
- Este processo gera um gradiente de prótons através da membrana mitocondrial interna, que impulsiona a síntese de ATP através da ATP sintase (também conhecido como mecanismo quimiosmótico).
- Para cada par de elétrons transferidos através da cadeia de transporte de elétrons, são produzidas 2-3 moléculas de ATP (as estimativas variam dependendo da via específica e do organismo).

Considerando o ATP gerado em cada etapa:

- Glicólise:2 ATP (ganho líquido)
- Ciclo de Krebs:1 ATP + 3 NADH + 2 FADH2 (por Acetil CoA)
- Fosforilação Oxidativa:Aproximadamente 30-32 ATP (por par de elétrons transferidos)

Assumindo a oxidação completa de uma molécula de glicose através da glicólise e do ciclo de Krebs, e tendo em conta o ATP gerado através da fosforilação oxidativa, o rendimento teórico máximo é de 36-38 moléculas de ATP para cada molécula de glicose. Isto representa a energia máxima que pode ser extraída e armazenada na forma de ATP durante a respiração celular.

É importante notar que algum ATP é utilizado nas etapas iniciais da glicólise, e uma pequena quantidade pode ser perdida devido a ineficiências na cadeia de transporte de elétrons. No entanto, o processo global é altamente eficiente na extração de energia da glicose e na sua conversão em ATP, a “moeda energética” da célula.