生物學，解答生命的重大問題/代謝/代謝3
| 高階 |
| 途徑 | 輔酶產量 | ATP產量 | ATP來源 |
|---|---|---|---|
| 糖酵解準備階段 | -2 | 糖酵解的開始需要從細胞質中輸入兩個ATP。這是開始該反應所需的活化能。 | |
| 糖酵解產能階段 | 4 | 糖酵解產生的ATP。注意糖酵解的淨產量是2個ATP（4個ATP-2個ATP）。 | |
| 2個NADH | 4 (6) | 這些分子是由糖酵解產生的，但它們只能在線粒體電子傳遞鏈中轉化為ATP。 這要求它們進入線粒體。在一些生物體中，這一步是免費的，而在另一些生物體中則需要消耗2個ATP。這就是導致有氧呼吸淨產量差異的原因。 | |
| 丙酮酸 氧化 |
2個NADH | 6 | 電子傳遞鏈（ETC） |
| 克雷布斯迴圈 | 2 | 底物水平磷酸化 | |
| 6個NADH | 18 | ETC | |
| 2個FADH2 | 4 | ETC | |
| 總產量 | 36（38）個ATP | 來自一個葡萄糖分子完全分解成二氧化碳以及所有高能分子的氧化。 |
（表格修改自 [[1]] 2007年10月）。
糖葡萄糖是細胞中主要的營養分子，但它能量太高，無法直接用於大多數化學反應。為了發揮作用，葡萄糖會被分解成一種儲存能量的分子（ATP），這種分子可以在整個細胞中使用。
糖酵解產生2個淨ATP和2個NADH。NADH是另一種高能分子。（NAD能量低，NADH能量更高）。NADH在細胞中的用途比ATP少得多。如果存在氧氣，它通常會線上粒體電子傳遞鏈中轉化為ATP。
如果不存在氧氣，那麼NADH就會積累，細胞可能會完全耗盡NAD。沒有NAD，糖酵解就會停止。NAD成為“限制性試劑”。其濃度決定反應是否發生的化學物質。
在沒有氧氣的情況下，細胞會耗盡NAD，糖酵解就會停止，直到它能夠再生。為了再生NAD，細胞使用一種叫做發酵的過程。
在發酵過程中，丙酮酸使用NADH提供的能量轉化為另一種分子。NADH轉化為NAD，以便它可以再次用於糖酵解，而丙酮酸在動物細胞中變成乳酸，在植物、酵母菌和細菌細胞中變成乙醇+二氧化碳。（乳酸在肌肉細胞中積累並導致痙攣。當再次存在氧氣時，乳酸會轉化回丙酮酸並透過有氧呼吸分解）。
無氧途徑是糖酵解+發酵。該途徑迴圈利用產生的NADH，因此該途徑從糖的分解中產生的唯一能量分子是每分子葡萄糖2個ATP。無氧發酵產生的分子仍然包含大量的能量，以化學鍵的形式存在。無氧發酵不是從葡萄糖中獲取能量的非常有效的途徑。
有氧呼吸從透過糖酵解將葡萄糖分解成丙酮酸開始。接下來，作為克雷布斯迴圈的準備步驟，輔酶A與丙酮酸結合，導致一個碳的損失和NADH的產生。形成的乙醯輔酶A進入克雷布斯迴圈，乙醯基轉移到草醯乙酸分子上，形成檸檬酸分子。克雷布斯迴圈釋放CO2和高能分子NADH和FADH2，它們線上粒體電子傳遞鏈中被轉化為ATP。
有氧呼吸需要氧氣，因為氧氣是線粒體電子傳遞鏈的最終電子受體。如果沒有氧氣來接受電子，那麼電子傳遞鏈就會停止工作，高能分子NADH和FADH2就不能轉化回NAD和FAD。沒有這些分子，葡萄糖生化途徑就會停止。這些分子成為繼續分解葡萄糖所需的限制性試劑，當它們用完時，該途徑就會停止。
為了獲得糖分解釋放的全部能量，必須將高能分子NADH和FADH2轉化為ATP。這線上粒體的內膜中發生。
這些分子中的電子形式的能量被取出，並在分子間進行“熱土豆”式的傳遞，直到最終被傳遞到氧氣上。額外的電子對使氧氣能夠形成另一個化學鍵，並生成一個水分子。這使得電子傳遞鏈能夠從 FADH2 或 NADH 中獲取另一對電子。
線粒體包含兩個隔室，一個是位於線粒體內膜內部的基質，另一個是位於線粒體內膜和外膜之間的膜間隙。
三羧酸迴圈發生線上粒體基質中。在這裡，NADH 和 FADH2 被生成。它們會移動到內膜，並將其電子傳遞到膜上。這種電子的損失是一個氧化還原反應，將 NADH 轉換回 NAD，而 FADH2 則轉換為 FAD。
電子傳遞鏈中的膜蛋白是蛋白質泵。電子穿過它們時，會使它們改變形狀，並將質子從基質泵到膜間隙。每個 NADH 會泵出三個質子，而每個 FADH2 會泵出兩個質子。
NADH = 3ATP
FADH2 = 2ATP
這種跨內膜的電子泵送導致了跨膜的氫離子濃度梯度。透過擴散，氫離子將想要回到基質中以達到平衡。它們可以透過膜中的一種特殊通道——ATP 合酶通道來實現。該通道利用氫離子透過時的能量來製造 ATP。每透過一個質子，就會製造一個 ATP。這就是為什麼每個 NADH 會製造三個 ATP，而每個 FADH2 會製造 2 個 ATP。
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