Oddychanie komórkowe może przebiegać zarówno w warunkach tlenowych jak i beztlenowych. Jest to utlenianie glukozy. Proces ten składa się z kilku etapów.
Pierwszym z nich jest glikoliza, która zachodzi w cytoplazmie. W wyniku glikolizy powstaje pirogronian i energia związana w cząsteczkach ATP. W warunkach beztlenowych pirogronian ulega fermentacji alkoholowej ( powstaje etanol) lub fermentacji mleczanowej (powstaje mleczan). W warunkach tlenowych pirogronian przekształca się w acetylo-CoA pod wpływem enzymu dehydrogenazy pirogronianowej. Dodatkowo NAD+ (zredukowany akceptor wodoru) ulega utlenieniu do NADH . Związek ten wchodzi w cykl kwasu cytrynowego.
Glukoza fosforylowana jest przez ATP do glukozo-6-fosforanu, reakcję tę katalizuje heksokinaza. Następnie glukozo-6- fosforan przekształcany jest przez izomerazę w fruktozo-6-fosforan. Ulega on fosforylowaniu przez ATP do fruktozo-1,6-bisfosforanu. Związek enzym aldolaza rozcina ten związek na fosfodihydroksyaceton i aldehyd-3-fosfoglicerynowy. Aldehyd ulega reakcji odwodorowania przez NAD pod wpływem dehydrogenazy. W wyniku tej reakcji powstaje 1,3-bisfosfoglicerynian. Reakcja ta przebiega następująco:
Aldehyd 3-fosfoglicerynowy + NAD+ + Pi ® 1,3-bisfosfoglicerynian + NADH + H+
W 1,3-bisfosfoglicerynianie znajduje się wiązanie wysokoenergetyczne. Pod wpływem enzymu, kinazy fosfoglicerynianowej powstaje 3- fosfoglicerynian i cząsteczka ATP. Etap ten nosi nazwę fosforylacji substratowej. 3- fosfoglicerynian zamieniany jest w 2- fosfoglicerynian. Następnie 2- fosfoglicerynian zamieniany jest w fosfoenolopirogronian. Ostatni etap to powstanie z fosfoenolopirogronianu, pod wpływem kinazy pirogronianowej pirogronianu i cząsteczki ATP.
Pirogronian w warunkach tlenowych zamieniany jest w acetylo-CoA, który włączany jest w cykl kwasu cytrynowego
W komórce procesy redukcji i utleniania muszą być równoważone, aby mogła ona prawidłowo działać.
