Las bacterias usan la glucosa como principal fuente de energía. Una sucesión de etapas bioquímicas es realizada para degradar la molécula de la glucosa, de modo a que haya un mayor rendimiento energético. Las bacterias pueden producir energía a partir de la glucosa por fermentación, respiración anaerobia y respiración aerobia, habiendo un orden creciente de eficiencia de la primera para la última. Por la respiración aerobia la conversión de la glucosa es total, convirtiéndose los seis carbonos de este azúcar en agua, dióxido de carbono y energía.
Las bacterias utilizan tres vías de catabolismo de la glucosa. La más común es la vía glicolítica, designada vía de Emdben-Meyerhorf-Parnas (EMP). Esta reacción transforma la glucosa en ácido pirúvico. Esta reacción ocurre tanto en condiciones aerobias como anaerobias. La molécula de la glucosa es activada y se transforma en glucosa-6-fosfato. Esta primera reacción exige 1 mol de ATP por 1 mol de glucosa, representando una inversión inicial de las reservas energéticas de la célula.
La energía es producida durante la glucólisis por dos formas diferentes, una química y otra electroquímica. En la forma química, los grupos fosfatos son utilizados bajo la dirección de una enzima, la quinasa, para producir ATP a partir de ADP. Este tipo de reacción, denominada fosforilación a nivel del sustrato, ocurre en dos momentos diferentes de esta vía, durante la conversión del 3-fosfoglicerol fosfato para 2-fosfoglicerol y de ácido enolpirúvico-2-fosfato para ácido pirúvico. Son producidas cuatro moléculas de ATP, resultando hasta el momento, en un resultado líquido de dos moléculas de ATP. En la ausencia de oxígeno, la fosforilación a nivel del sustrato representa el modo fundamental de producción de energía. El ácido pirúvico producido es convertido en varios productos finales, dependiendo de las especies de bacterias, este proceso es designado fermentación. Estas moléculas finales son utilizadas como receptores de electrones, siendo reducidas, este proceso permite la oxidación del NADH en NAD, pudiendo éste volver a ser utilizado. En las levaduras, el metabolismo fermentativo resulta en la conversión del piruvato en etanol y dióxido de carbono. La fermentación láctica es la más común en bacterias. Este proceso es responsable por la conversión de la leche en yogurt. Otras bacterias utilizan vías fermentativas más complejas, produciendo varios ácidos, alcoholes y gases, generalmente con sabor desagradable. Estos productos proporcionan sabor a varios quesos y vinos y olores a heridas e infecciones.
En la presencia de oxígeno, el ácido pirúvico puede ser completamente oxidado. Para eso las bacterias utilizan la vía de los ácidos tricarboxílicos. Este proceso comienza con la descarboxilación del piruvato, transformándose en acetilcoenzima A. Esta reacción produce dos moléculas de NADH. Los dos carbonos restantes entran en el ciclo de los ácidos en la forma de acetilcoenzima A, habiendo una reacción con el oxaloacetato, formándose una molécula de ácido cítrico, con seis carbonos. El citrato es reconvertido en oxalocetato, a través de varias reacciones de oxidación. La producción teórica para cada molécula de ácido pirúvico es de dos moles de dióxido de carbono, tres moles de NADH, 1 mol de FADH2 y un mol de guanosina trifosfato (GTP).
El ciclo de los ácidos tricarboxílicos permite a los organismos producir más energía por molécula de glucosa. En agregado al GTP producido, el NADH y el FADH2 producen ATP a partir de una cadena transportadora de electrones. En esta cadena los electrones transportados por el NADH y por el FADH2 son transferidos gradualmente a través de una serie de receptores-donantes de electrones, y finamente, son transferidos para el oxígeno, en la respiración aerobia, o para otra molécula orgánica en la respiración anaerobia.
Los organismos anaerobios son menos eficientes en lo que se refiere a la producción de energía cuando son comparados con los organismos aerobios. La fermentación produce dos moléculas de ATP, mientras la respiración aerobia produce treinta y ocho moléculas de ATP, a partir del mismo sustrato inicial. La respiración anaerobia produce menos energía que la aerobia, puesto que utiliza moléculas orgánicas con receptores finales de los electrones.
