As bactérias usam a glicose como principal fonte de energia. Uma sucessão de etapas bioquímicas é realizada para degradar a molécula da glicose, de modo a que haja um maior rendimento energético. As bactérias podem produzir energia a partir da glicose por fermentação, respiração anaeróbia e respiração aeróbia, havendo uma ordem crescente de eficiência da primeira para a última. Pela respiração aeróbia a conversão da glicose é total, convertendo-se os seis carbonos deste açúcar em água, dióxido de carbono e energia.
As bactérias utilizam três vias de catabolismo da glicose. A mais comum é a via glicolítica, designada por via de Emdben-Meyerhorf-Parnas (EMP). Esta reação transforma a glicose em ácido pirúvico. Esta reação ocorre tanto em condições aeróbias como anaeróbias. A molécula da glicose é ativada e transforma-se em glicose-6-fosfato. Esta primeira reação exige 1 mol de ATP por 1 mol de glicose, representando um investimento inicial das reservas energéticas da célula.
A energia é produzida durante a glicólise por duas formas diferentes, uma química e outra eletroquímica. Na forma química, os grupos fosfatos são utilizados sob a direção de uma enzima, a quinase, para produzir ATP a partir de ADP. Este tipo de reação, denominada fosforilação ao nível do substrato, ocorre em dois momentos diferentes desta via, durante a conversão do 3-fosfoglicerol fosfato para 2-fosfoglicerol e de ácido enolpirúvico-2-fosfato para ácido pirúvico. São produzidas quatro moléculas de ATP, resultando até ao momento, num resultado líquido de duas moléculas de ATP. Na ausência de oxigénio, a fosforilação ao nível do substrato representa o modo fundamental de produção de energia. O ácido pirúvico produzido é convertido em vários produtos finais, dependendo das espécies de bactérias, este processo é designado por fermentação. Estas moléculas finais são utilizadas como recetores de eletrões, sendo reduzidas, este processo permite a oxidação do NADH em NAD, podendo este voltar a ser utilizado. Nas leveduras, o metabolismo fermentativo resulta na conversão do piruvato em etanol e dióxido de carbono. A fermentação lática é a mais comum em bactérias. Este processo é responsável pela conversão do leite em iogurte. Outras bactérias utilizam vias fermentativas mais complexas, produzindo vários ácidos, álcoois e gases, geralmente com sabor desagradável. Estes produtos conferem sabor a vários queijos e vinhos e odores a feridas e infeções.
Na presença de oxigénio, o ácido pirúvico pode ser completamente oxidado. Para isso as bactérias utilizam a via dos ácidos tricarboxílicos. Este processo começa com a descarboxilação do piruvato, transformando-se em acetilcoenzima A. Esta reação produz duas moléculas de NADH. Os dois carbonos restantes entram no ciclo dos ácidos na forma de acetilcoenzima A, havendo uma reação com o oxaloacetato, formando-se uma molécula de ácido cítrico, com seis carbonos. O citrato é reconvertido em oxaloacetato, através de várias reações de oxidação. A produção teórica para cada molécula de ácido pirúvico é de duas moles de dióxido de carbono, três moles de NADH, 1 mol de FADH2 e uma mol de guanosina trifosfato (GTP).
O ciclo dos ácidos tricarboxílicos permite aos organismos produzir mais energia por molécula de glicose. Em adição ao GTP produzido, o NADH e o FADH2 produzem ATP a partir de uma cadeia de transportadora de eletrões. Nesta cadeia os eletrões transportados pelo NADH e pelo FADH2 são transferidos gradualmente através de uma série de acetores-dadores de eletrões, e finalmente, são transferidos para o oxigénio, na respiração aeróbia, ou para outra molécula orgânica, na respiração anaeróbia.
Os organismos anaeróbios são menos eficientes no que diz respeito à produção de energia quando comparados aos organismos aeróbios. A fermentação produz duas moléculas de ATP, enquanto a respiração aeróbia produz trinta e oito moléculas de ATP, a partir do mesmo substrato inicial. A respiração anaeróbia produz menos energia que a aeróbia, uma vez que utiliza moléculas orgânicas como acetores finais dos eletrões.
