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Respiración celular: Ciclo de Krebs y Fosforilación oxidativa.
La manera más efectiva de restaurar ATP es mediante la fosforilación oxidativa, en la que se aprovecha la energía de los hidrógenos que se transfirieron al NAD al oxidarse los compuestos orgánicos, para unir fósforo inorgánico al ADP, de ahí el nombre de fosforilación oxidativa.
Para lograr la fosforilación oxidativa, lo primero es oxidar las moléculas orgánicas, es decir, quitarles hidrógenos. Durante la glucólisis ya hubo una primera oxidación del azúcar, pero el ácido pirúvico todavía contiene hidrógenos (CH3-CO-COOH), y energía que se puede utilizar para restaurar ATP. Por otro lado, también quedan grasas, proteínas y hasta ácidos nucleicos que pueden ser empleados como fuentes de energía, que si bien no se emplean regularmente para ese fin hay casos en que ocurre de tal modo.
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