Die Glykolyse (griech. 'glykys' = süß; 'lysis' = Auflösung) ist ein Teil des Energiestoffwechsels und bei nahezu allen Lebewesen vorzufinden. Eukaryoten (Pflanzen, Pilze, Tiere) und Prokaryoten (Archaeen und Bakterien) nutzen die Glykolyse zur Gewinnung von Adenosintriphosphat (ATP), dem universellen Energieträger in der Zelle.

Durch den schrittweisen Abbau von Kohlenhydraten in der Zelle, entstehen im Verlauf der Glykolyse vier ATP-Moleküle. Da die Aufspaltung Energie kostet (zwei ATP), gewinnt die Zelle pro Glucosemolekül im Ergebnis zwei ATP.
Vorteile der Glykolyse: Der Ablauf ist auch in einer sauerstofffreien Umgebung möglich. Außerdem läuft die Glykolyse um ein vielfaches schneller ab, als der Citratzyklus. Jener ist zwar deutlich ergiebiger, wenn die Zelle jedoch schnell Energie benötigt, kann sie diese aus der Glykolyse gewinnen.

Die allgemeine, übergeordnete Formel für den Abbau von Glucose, sieht übrigens so aus:
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ 6 CO₂ + 6 H₂O + ATP
Glucose + Sauerstoff Kohlenstoffdioxid + Wasser + Energie

In zehn Schritten wird ein Glucosemolekül zu zwei Pyruvate (Brenztraubensäure) gespalten:

1. Phosphorylierung: Das Glucosemolekül erhält eine zusätzliche Phosphatgruppe angehängt (kostet 1 ATP). In der Folge entsteht Glucose-6-phosphat.
2. Isomerisierung: Das Enzym Phosphohexose-Isomerase baut das Glucose-6-phosphat zu Fructose-6-phosphat um (kein ATP Verbrauch!).
3. Phosphorylierung 2: Das Enzym Phosphofructokinase phosphoryliert unter ATP Verbrauch (kostet 1 ATP) das Fructose-6-phosphat zu Fructose-1,6-bisphosphat.
4. Aufspaltung: Das Enzym Aldolase spaltet das Fructose-1,6-bisphosphat in Dihydroxyacetonphosphat (DHAP) und Glycerinaldehyd-3-Phosphat (GAP).
5. DHAP-Umbau: Ein weiteres Enzym baut das DHAP zu GAP um, wodurch jetzt zwei identische Glycerinaldehyd-3-Phosphat (GAP) vorhanden sind. Ab jetzt laufen sämtliche Reaktionen doppelt ab.
6. GAP-Umbau: Das Enzym Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase (GAPDH) katalysiert den Umbau von GAP zu 1,3-Bisphosphoglycerat (1,3BPG). Gleichzeitig kommt es zur Reduktion von NAD+ zu NADH.
7. ATP-Gewinn: Das 1,3-Bisphosphoglycerat wird nun durch das Enzym Phosphoglyceratkinase (PGK) zu 3-Phosphoglycerat umgewandelt. Das Enzym bewirkt die Übertragung der Phosphatgruppe auf ADP, hierbei entsteht ein ATP. Da die Reaktion an zwei Molekülen abläuft, entstehen auch 2 ATP).
8. Umlagerung: Das Enzym Phosphoglyceratmutase (PGM) wandelt 3-Phosphoglycerat zu 2-Phosphoglycerat um.
9. Entstehung von PEP: 2-Phosphoglycerat wird vom Enzym Enolase zu Phosphoenolpyruvat (PEP) umgewandelt.
10. ATP-Gewinn: Das Enzym Pyruvatkinase katalysiert die letzte Reaktion von PEP zum Pyruvat. Die Phosphatgruppe wird vom Enzym auf ADP übertragen, wodurch abermals ATP entsteht (nochmals 2 ATP).

	Substrat	Enzym	Produkt	ATP
1	Glucose	GCK	Glu-6-P	-1
2	Glu-6-P	GPI	Fru-6-P
3	Fru-6-P	PFK1	F-1,6-BP	-1
4	F-1,6-BP	Aldolase	DHAP & GAP
5	DHAP	TPI	GAP
6	GAP & GAP	GAPDH	1,3BPG & 1,3BPG
7	1,3BPG & 1,3BPG	PGK	3-PG & 3-PG	+2
8	3-PG & 3-PG	PGM	2-PG & 2-PG
9	2-PG & 2-PG	Enolase	PEP & PEP
10	PEP & PEP	Pyruvatkinase	Pyruvat & Pyruvat	+2

Produkte:
Glucose-6-phosphat (Glu-6-P)
Fructose-6-phosphat (Fru-6-P)
Fructose-1,6-bisphosphat (F-1,6-BP)
Dihydroxyacetonphosphat (DHAP)
Glycerinaldehyd-3-Phosphat (GAP)
1,3-Bisphosphoglycerat (1,3BPG)
3-Phosphoglycerat (3-PG)
2-Phosphoglycerat (2-PG)
Phosphoenolpyruvat (PEP)

Enzyme:
Glucokinase (GCK)
Phosphohexose-Isomerase (GPI)
Phosphofructokinase 1 (PFK1)
Triosephosphatisomerase (TPI)
Phosphoglyceratkinase (PGK)
Phosphoglyceratmutase (PGM)