Теория:

В любой клетки главным источником энергии для всех протекающих в ней процессов служит универсальное энергетическое соединение — АТФ.
 
shutterstock_1509423494 — копия.jpg
Рис. \(1\).Строение АТФ
 
АТФ образуется в результате присоединения к АДФ (аденозиндифосфату) одного остатка фосфорной кислоты. Этот процесс называется фосфорилированием:
 
АДФ + H3PO4+ 40 кДж = АТФ + H2O.

В молекуле АТФ есть две богатые энергией химические связи. Это связи между остатками фосфорной кислоты. Такие высокоэнергетические связи называют макроэргическими. При разрыве одной макроэргической связи АТФ превращается в АДФ и выделяется около \(40\) кДж/моль энергии.

Образование АТФ происходит в процессе энергетического обмена, или диссимиляции.
Энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм) — это реакции расщепления и окисления органических веществ, протекающие с выделением энергии, частично расходующейся на образование АТФ.
Энергетический обмен в клетках может быть двухэтапным или трёхэтапным.

В кислородсодержащей среде (у аэробных организмов) диссимиляция протекает в три этапа: подготовительный, бескислородный и кислородный. В результате образуются простые неорганические вещества.
 
углеводы.png
Рис. \(2\). Этапы энергетического обмена
 
В бескислородной среде (у анаэробных организмов), а также при недостатке кислорода  у аэробных организмов, энергетический обмен протекает в два этапа: подготовительный и бескислородный. В этом случае количество запасённой энергии намного меньше, чем в присутствии кислорода.
Первый этап — подготовительный
На подготовительном этапе большие молекулы органических веществ распадаются до более простых: из полисахаридов образуются моносахариды, из жиров — смесь глицерина и жирных кислот, а из белков — смесь аминокислот.
Этот процесс происходит в лизосомах и в органах пищеварения под действием пищеварительных ферментов.
 
На подготовительном этапе АТФ не образуется, а небольшое количество выделяющейся энергии рассеивается.
Второй этап — бескислородный (гликолиз)
На втором этапе происходит расщепление продуктов подготовительного этапа под действием ферментов. Кислород при этом не используется.
Бескислородный этап расщепления глюкозы имеет название гликолиз. Этот процесс протекает в цитоплазме клеток.
 
При гликолизе происходит несколько реакций, в результате которых из молекулы глюкозы C6H12O6 образуется \(2\) молекулы пировиноградной кислоты (ПВК) C3H4O3, а также \(2\) молекулы АТФ. В них запасается около \(40\) % выделившейся энергии, остальные \(60\) % рассеиваются.
 
C6H12O6+2H3PO4+2АДФ=2C3H4O3+2АТФ +2H2O.

Образовавшаяся пировиноградная кислота в анаэробных условиях превращается в молочную кислоту C3H6O3:
 
HOOCCOCH3HOOCCHOHCH3.
Такой процесс происходит в клетках животных, некоторых грибов и бактерий. Молочная кислота может образоваться и в мышцах человека при длительных нагрузках и недостатке кислорода. Тогда мышцы начинают болеть.

В растительных клетках и клетках дрожжей из пировиноградной кислоты образуется этиловый спирт C2H5OH и углекислый газ CO2, т. к. происходит спиртовое брожение:
 
C6H12O6+2H3PO4+2АДФ=2C2H5OH+2CO2+2АТФ+2H2O.
Третий этап — кислородный
В кислородной среде после гликолиза протекает третий этап энергетического обмена — кислородный, или клеточное дыхание. Полное кислородное расщепление осуществляется на мембранах митохондрий.

Этот этап тоже является многостадийным. В нём выделяют два процесса — цикл Кребса и окислительное фосфорилирование.
Сущность третьего (кислородного) этап заключается в окислении ПВК до углекислого газа и воды При этом выделившаяся энергия запасается в \(36\) молекулах АТФ  (\(2\) — в цикле Кребса и \(34\) — при окислительном фосфорилировании).
Схема кислородного этапа:
 
2C3H4O3+6O2+36H3PO4+36АДФ=6CO2+42H2O+36АТФ.

Так как \(2\) молекулы АТФ образуются при гликолизе, то в сумме при полном окислении одной молекулы глюкозы образуется \(38\) молекул АТФ.

Суммарное уравнение энергетического обмена:
  
C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+38АТФ.

В реакциях энергетического обмена используется не только глюкоза, но и липиды, белки. Но главным источником энергии в большинстве клеток являются углеводы.
Источники:
Рис. 1. Строение АТФ. https://image.shutterstock.com/image-illustration/atp-energy-currency-cell-600w-1509423494
Рис. 2. Этапы энергетического обмена. © ЯКласс.