生物学，解答生命的重大问题/代谢/代谢3
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| 途径 | 辅酶产量 | ATP产量 | ATP来源 |
|---|---|---|---|
| 糖酵解准备阶段 | -2 | 糖酵解的开始需要从细胞质中输入两个ATP。这是开始该反应所需的活化能。 | |
| 糖酵解产能阶段 | 4 | 糖酵解产生的ATP。注意糖酵解的净产量是2个ATP（4个ATP-2个ATP）。 | |
| 2个NADH | 4 (6) | 这些分子是由糖酵解产生的，但它们只能在线粒体电子传递链中转化为ATP。 这要求它们进入线粒体。在一些生物体中，这一步是免费的，而在另一些生物体中则需要消耗2个ATP。这就是导致有氧呼吸净产量差异的原因。 | |
| 丙酮酸 氧化 |
2个NADH | 6 | 电子传递链（ETC） |
| 克雷布斯循环 | 2 | 底物水平磷酸化 | |
| 6个NADH | 18 | ETC | |
| 2个FADH2 | 4 | ETC | |
| 总产量 | 36（38）个ATP | 来自一个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）。
糖葡萄糖是细胞中主要的营养分子，但它能量太高，无法直接用于大多数化学反应。为了发挥作用，葡萄糖会被分解成一种储存能量的分子（ATP），这种分子可以在整个细胞中使用。
糖酵解产生2个净ATP和2个NADH。NADH是另一种高能分子。（NAD能量低，NADH能量更高）。NADH在细胞中的用途比ATP少得多。如果存在氧气，它通常会在线粒体电子传递链中转化为ATP。
如果不存在氧气，那么NADH就会积累，细胞可能会完全耗尽NAD。没有NAD，糖酵解就会停止。NAD成为“限制性试剂”。其浓度决定反应是否发生的化学物质。
在没有氧气的情况下，细胞会耗尽NAD，糖酵解就会停止，直到它能够再生。为了再生NAD，细胞使用一种叫做发酵的过程。
在发酵过程中，丙酮酸使用NADH提供的能量转化为另一种分子。NADH转化为NAD，以便它可以再次用于糖酵解，而丙酮酸在动物细胞中变成乳酸，在植物、酵母菌和细菌细胞中变成乙醇+二氧化碳。（乳酸在肌肉细胞中积累并导致痉挛。当再次存在氧气时，乳酸会转化回丙酮酸并通过有氧呼吸分解）。
无氧途径是糖酵解+发酵。该途径循环利用产生的NADH，因此该途径从糖的分解中产生的唯一能量分子是每分子葡萄糖2个ATP。无氧发酵产生的分子仍然包含大量的能量，以化学键的形式存在。无氧发酵不是从葡萄糖中获取能量的非常有效的途径。
有氧呼吸从通过糖酵解将葡萄糖分解成丙酮酸开始。接下来，作为克雷布斯循环的准备步骤，辅酶A与丙酮酸结合，导致一个碳的损失和NADH的产生。形成的乙酰辅酶A进入克雷布斯循环，乙酰基转移到草酰乙酸分子上，形成柠檬酸分子。克雷布斯循环释放CO2和高能分子NADH和FADH2，它们在线粒体电子传递链中被转化为ATP。
有氧呼吸需要氧气，因为氧气是线粒体电子传递链的最终电子受体。如果没有氧气来接受电子，那么电子传递链就会停止工作，高能分子NADH和FADH2就不能转化回NAD和FAD。没有这些分子，葡萄糖生化途径就会停止。这些分子成为继续分解葡萄糖所需的限制性试剂，当它们用完时，该途径就会停止。
为了获得糖分解释放的全部能量，必须将高能分子NADH和FADH2转化为ATP。这在线粒体的内膜中发生。
这些分子中的电子形式的能量被取出，并在分子间进行“热土豆”式的传递，直到最终被传递到氧气上。额外的电子对使氧气能够形成另一个化学键，并生成一个水分子。这使得电子传递链能够从 FADH2 或 NADH 中获取另一对电子。
线粒体包含两个隔室，一个是位于线粒体内膜内部的基质，另一个是位于线粒体内膜和外膜之间的膜间隙。
三羧酸循环发生在线粒体基质中。在这里，NADH 和 FADH2 被生成。它们会移动到内膜，并将其电子传递到膜上。这种电子的损失是一个氧化还原反应，将 NADH 转换回 NAD，而 FADH2 则转换为 FAD。
电子传递链中的膜蛋白是蛋白质泵。电子穿过它们时，会使它们改变形状，并将质子从基质泵到膜间隙。每个 NADH 会泵出三个质子，而每个 FADH2 会泵出两个质子。
NADH = 3ATP
FADH2 = 2ATP
这种跨内膜的电子泵送导致了跨膜的氢离子浓度梯度。通过扩散，氢离子将想要回到基质中以达到平衡。它们可以通过膜中的一种特殊通道——ATP 合酶通道来实现。该通道利用氢离子通过时的能量来制造 ATP。每通过一个质子，就会制造一个 ATP。这就是为什么每个 NADH 会制造三个 ATP，而每个 FADH2 会制造 2 个 ATP。
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