A glikolízis második fele (energiafelszabadító lépések)

A glikolízis eddig két ATP-molekulába került a sejtnek, és két kis, három szénatomos cukormolekulát termelt. Mindkét molekula végigmegy az útvonal második felén, és elegendő energiát nyerünk, hogy a kezdeti befektetésként felhasznált két ATP-molekula megtérüljön, és a sejt számára további két ATP-molekula és két még nagyobb energiájú NADH-molekula nyereséget termeljen.

6. lépés. A glikolízis hatodik lépése (9.1.2. ábra) oxidálja a cukrot (gliceraldehid-3-foszfát), nagy energiájú elektronokat vonva ki, amelyeket az elektronhordozó NAD+ vesz fel, NADH-t termelve. A cukrot ezután egy második foszfátcsoport hozzáadásával foszforilálják, így keletkezik az 1,3-biszfoszfoglicerát. Vegyük észre, hogy a második foszfátcsoporthoz nincs szükség újabb ATP-molekulára.

Itt ismét egy potenciális limitáló tényezőt találunk ebben az útvonalban. A reakció folytatása az elektronhordozó, a NAD+ oxidált formájának elérhetőségétől függ. Így a NADH-t folyamatosan vissza kell oxidálni NAD+ -vá ahhoz, hogy ez a lépés folytatódjon. Ha a NAD+ nem áll rendelkezésre, a glikolízis második fele lelassul vagy leáll. Ha a rendszerben rendelkezésre áll oxigén, a NADH könnyen, bár közvetve, de oxidálódik, és az ebben a folyamatban felszabaduló hidrogénből származó nagy energiájú elektronokat ATP előállítására használják fel. Oxigénmentes környezetben egy alternatív útvonal (fermentáció) biztosíthatja a NADH oxidációját NAD+ -vá.

7. lépés. A hetedik lépésben, amelyet a foszfoglükcerát-kináz (a fordított reakcióról elnevezett enzim) katalizál, az 1,3-biszfoszfoglükcerát egy nagy energiájú foszfátot ad ADP-nek, egy molekula ATP-t képezve. (Ez a szubsztrát-szintű foszforiláció egyik példája.) Az 1,3-biszfoszfogloglicerát karbonilcsoportja karboxilcsoporttá oxidálódik, és 3-foszfoglicerát keletkezik.

8. lépés. A nyolcadik lépésben a 3-foszfoglicerátban megmaradt foszfátcsoport a harmadik szénatomról a második szénatomra kerül, így 2-foszfoglicerát keletkezik (a 3-foszfoglicerát egy izomerje). Az ezt a lépést katalizáló enzim egy mutáz (izomeráz).

9. lépés. Az enoláz katalizálja a kilencedik lépést. Ez az enzim hatására a 2-foszfoglicerát vizet veszít a szerkezetéből; ez egy dehidratációs reakció, ami egy kettős kötés kialakulását eredményezi, ami növeli a megmaradó foszfátkötés potenciális energiáját, és foszfoenolpiruvát (PEP) keletkezik.

10. lépés. A glikolízis utolsó lépését a piruvát-kináz enzim katalizálja (az enzim ebben az esetben a piruvát PEP-péppé történő átalakulásának fordított reakciójáról kapta a nevét), és egy második ATP-molekula előállítását eredményezi a szubsztrát-szintű foszforiláció és a piruvinsav (vagy annak sóformája, a piruvát) vegyület révén. Az enzimatikus útvonalak számos enzimjét a fordított reakciókról nevezték el, mivel az enzim képes katalizálni mind az előremenő, mind a fordított reakciókat (ezeket eredetileg a fordított reakcióval írhatták le, amely in vitro, nem fiziológiai körülmények között zajlik).

A glükóz piruváttá történő átalakulásakor a nettó reakció:

A glükóznak két molekula piruváttá történő átalakulásakor tehát két molekula ATP keletkezik.

Megjegyezzük, hogy a glükóznak két molekula piruváttá történő anaerob átalakulása során felszabaduló energia -21 kcal mol-1 (- 88 kJ mol-1).