Die Glykolyse ist der erste Abschnitt des Abbaus des Monosaccharids Glukose. Dieser Abbau wird in mehrere Schritte unterteilt, die auch ohne die Anwesenheit von Sauerstoff ablaufen. Am Ende werden aus einem Molekül Glukose zwei Moleküle Pyruvat hergestellt und es werden zwei Moleküle ATP (netto) und NADH₂ regeneriert. Die Glykolyse kann in zwei Reaktionsabschnitte unterteilt werden. Der erste Abschnitt dient dem Aktivieren der Glukose sowie dem Spalten des C6-Körpers in zwei Triosen (C3-Körper). Während des zweiten Abschnitts werden die beiden Triosen unter Energiegewinn zu Pyruvat umgewandelt.

Wichtig: Im Folgenden gehen wir sehr genau auf die verschiedenen Abschnitte des Glukoseabbaus ein. Im Abitur wird dies meist nicht so ausfühlich erwartet (siehe Prüfungsanalyse).

1. Zuerst wird die D-Glukose unter Verbrauch von einem Molekül ATP zu Glukose-6-phosphat phosphoryliert. Enzyme, die Phosphatreste übertragen, werden auch Kinasen genannt. Daher wird die Phosphorylierung von Glukose durch die Hexokinase katalysiert.
2. Anschließend wird Glukose-6-phosphat durch die Glukose-6-phosphat-Isomerase in das Isomer Fructose-6-phosphat umgewandelt. Durch diese Umlagerung der Carbonyl-Gruppe wird aus einer Glukose (Aldose) Fructose (Ketose).
3. Das Molekül Fructose-6-phosphat wird durch das Schlüsselenzym Phosphofructokinase unter Verbrauch eines weiteren ATP zu Fructose-1,6-bisphosphat phosphoryliert. Die Phosphofructokinase wird als Schlüsselenzym bezeichnet, da sie eine irreversible Reaktion katalysiert und dadurch ein geschwindigkeitsbestimmendes Enzym der gesamten Glykolyse ist. Von außen ist die Phospofructokinase durch verschiedene Einflüsse regulierbar. Dadurch hat der ATP-Vorrat und die Hormonlage des Körpers einen direkten Einfluss auf die Glykolyse.
4. Abschließend wird das Molekül Fructose-6-phosphat durch eine Aldolase in die beiden Triosen Dihydroxyacetonphosphat (DHAP) und Glycerinaldehyd-3-phosphat (GAP) gespalten. Da jedoch nur das Glycerinaldehyd-3-phosphat weiter abgebaut werden kann, findet im Anschluss noch die Umwandlung von Dihydroxyacetonphosphat zu Glycerinaldehyd-3-phosphat statt. Diese Umwandlung von einer Triose in eine isomeren Triose wird von der Triosephosphatisomerase katalysiert.

1. Glycerinaldehyd-3-phosphat wird von einer Dehydrogenase, der sog. Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase, oxidiert. Durch diese Oxidation bzw. Dehydrierung können zwei Wasserstoffatome auf NAD⁺ übertragen werden und es entsteht NADH + H⁺. Nach der Oxidation ist das Glycerinaldehyd-3-phosphat immer noch über eine Thioesterbindung an das Enzym Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase gebunden. Diese Bindung wird am Ende gespalten und die frei werdende Energie kann genutzt werden, um ein organisches Phosphat an Glycerinaldehyd-3-phosphat zu binden. Dadurch entsteht 1,3-Bisphosphoglycerat.
2. Die Phosphoglyceratkinase überträgt eine energiereiche Phosphatgruppe des 1,3-Bisphosphoglycerat auf ADP und es entsteht ATP. Übrig bleibt 3-Phosphoglycerat. Da aus einem Molekül Glukose zwei Moleküle Glycerinaldehyd-3-phosphat werden, entstehen in diesem Schritt auch zwei Moleküle 3-Phosphoglycerat und 2 ATP.
3. Durch eine Isomerase kann 3-Phosphoglycerat in 2-Phosphoglycerat umgewandelt werden. Erst durch diese Umwandlung kann der nächste Schritt stattfinden.
4. Die Enolase kann anschließend das 2-Phosphoglycerat an dem zweiten C-Atom dehydrieren und es entsteht Phosphoenolpyruvat.
5. Im letzten Schritt der Glykolyse spaltet die Pyruvat-Kinase die letzte vorhandene Phosphatgruppe vom Phosphoenolpyruvat ab und überträgt diese Gruppe wieder auf ADP. Dadurch entstehen ATP und Pyruvat.