Судьба пирувата зависит от кислорода. В аэробных условиях (есть кислород) пируват входит в митохондрию, превращается в ацетил-КоА и окисляется в цикле Кребса — много АТФ. В анаэробных (нет кислорода) пируват восстанавливается в лактат, что позволяет регенерировать НАД⁺ и продолжать гликолиз, но АТФ мало.

Пути обмена глюкозы переключаются по состоянию организма. После еды (много глюкозы, инсулин): глюкоза захватывается, идёт в гликолиз для энергии и на запас (гликоген, а избыток — в жир). При голодании (глюкагон): гликоген распадается, включается глюконеогенез, ткани переходят на другие источники энергии, экономя глюкозу для мозга.

Гликолиз — путь расщепления глюкозы (глюкозо-6-фосфата) до пирувата в цитоплазме, дающий немного АТФ и НАДН без участия кислорода. Это универсальный первый этап получения энергии из глюкозы во всех клетках.

Войдя в клетку через переносчик (GLUT), глюкоза сразу фосфорилируется — к ней присоединяется фосфат (глюкоза + АТФ → глюкозо-6-фосфат). Это «запирает» глюкозу в клетке (заряженный G6P не может выйти через GLUT) и активирует её для дальнейшего обмена.

Глюкоза — центральное топливо и универсальный субстрат: она даёт энергию (гликолиз, полное окисление), запасается (гликоген), поставляет строительные блоки (НАДФН, рибоза, предшественники для синтезов) и служит источником глюкозы крови (в печени). Глюкозо-6-фосфат — узел, откуда всё расходится.

Глюконеогенез — синтез глюкозы «с нуля» из неуглеводных предшественников (лактата, аминокислот, глицерина). Идёт в основном в печени при голодании, когда запас гликогена исчерпан, чтобы поддерживать уровень глюкозы крови для мозга и эритроцитов.

При избытке глюкозы (после еды) глюкозо-6-фосфат идёт на синтез гликогена — разветвлённого запасного полисахарида. Гликоген запасается в печени (резерв глюкозы для крови) и мышцах (топливо для самой мышцы). При нехватке глюкозы гликоген распадается, освобождая глюкозу.

Глюкозо-6-фосфат — «перекрёсток» обмена глюкозы: от него расходятся основные пути. G6P может пойти в гликолиз (получение энергии), на синтез гликогена (запас), в пентозофосфатный путь (НАДФН и рибоза), а в печени — превратиться обратно в глюкозу (для выхода в кровь).

Оба фермента фосфорилируют глюкозу, но различаются свойствами. Гексокиназа (в большинстве тканей) имеет высокое сродство к глюкозе (работает даже при низкой глюкозе) и тормозится своим продуктом. Глюкокиназа (печень, β-клетки) имеет низкое сродство и не тормозится продуктом — работает как «сенсор», активируясь при высокой глюкозе.

Пентозофосфатный путь — ответвление обмена глюкозо-6-фосфата, дающее два ценных продукта: НАДФН (для синтезов и антиоксидантной защиты) и рибозо-5-фосфат (для синтеза нуклеотидов). Он не даёт АТФ, но обеспечивает клетку восстановительной силой и пентозами.