Tweede Helft van Glycolyse (Energieleverende Stappen)
Tot dusver heeft de glycolyse de cel twee ATP-moleculen gekost en twee kleine, drie-koolstof suikermoleculen geproduceerd. Beide moleculen zullen de tweede helft van de route doorlopen, en er zal voldoende energie worden gewonnen om de twee ATP-moleculen die als initiële investering zijn gebruikt, terug te betalen en een winst voor de cel te produceren van twee extra ATP-moleculen en twee NADH-moleculen met een nog hogere energie.
Stap 6. De zesde stap in de glycolyse (figuur 9.1.2) oxideert de suiker (glyceraldehyde-3-fosfaat), waarbij hoogenergetische elektronen worden onttrokken, die worden opgepikt door de elektronendrager NAD+, waardoor NADH wordt geproduceerd. De suiker wordt vervolgens gefosforyleerd door de toevoeging van een tweede fosfaatgroep, waarbij 1,3-bisfosfoglyceraat ontstaat. Merk op dat voor de tweede fosfaatgroep niet nog een ATP-molecuul nodig is.
Hier is opnieuw een potentiële beperkende factor voor deze route. De voortzetting van de reactie is afhankelijk van de beschikbaarheid van de geoxideerde vorm van de elektronendrager, NAD+. NADH moet dus voortdurend worden teruggeoxideerd tot NAD+ om deze stap gaande te houden. Als NAD+ niet beschikbaar is, vertraagt of stopt de tweede helft van de glycolyse. Als er zuurstof beschikbaar is in het systeem, zal het NADH gemakkelijk worden geoxideerd, zij het indirect, en zullen de hoogenergetische elektronen van de waterstof die bij dit proces vrijkomt, worden gebruikt om ATP te produceren. In een omgeving zonder zuurstof kan een alternatieve route (fermentatie) zorgen voor de oxidatie van NADH tot NAD+.
Stap 7. In de zevende stap, gekatalyseerd door fosfoglyceraat kinase (een enzym genoemd naar de omgekeerde reactie), doneert 1,3-bisfosfoglyceraat een hoogenergetisch fosfaat aan ADP, waarbij één molecuul ATP wordt gevormd. (Dit is een voorbeeld van fosforylering op substraatniveau.) Een carbonylgroep op het 1,3-bisfosfoglyceraat wordt geoxideerd tot een carboxylgroep, en 3-fosfoglyceraat wordt gevormd.
Stap 8. In de achtste stap verplaatst de resterende fosfaatgroep in 3-fosfoglyceraat zich van de derde koolstof naar de tweede koolstof, waardoor 2-fosfoglyceraat (een isomeer van 3-fosfoglyceraat) ontstaat. Het enzym dat deze stap katalyseert is een mutase (isomerase).
Stap 9. Enolase katalyseert de negende stap. Dit enzym zorgt ervoor dat 2-fosfoglyceraat water uit zijn structuur verliest; dit is een dehydratatiereactie, die resulteert in de vorming van een dubbele binding die de potentiële energie in de resterende fosfaatbinding verhoogt en fosfoenolpyruvaat (PEP) produceert.
Stap 10. De laatste stap in de glycolyse wordt gekatalyseerd door het enzym pyruvaat kinase (het enzym is in dit geval genoemd naar de omgekeerde reactie van de omzetting van pyruvaat in PEP) en resulteert in de productie van een tweede ATP-molecuul door fosforylering op substraatniveau en de verbinding pyrodruivenzuur (of zijn zoutvorm, pyruvaat). Veel enzymen in enzymatische routes worden genoemd naar de omgekeerde reacties, omdat het enzym zowel de voorwaartse als de omgekeerde reacties kan katalyseren (deze kunnen aanvankelijk zijn beschreven door de omgekeerde reactie die in vitro plaatsvindt, onder niet-fysiologische omstandigheden).
De nettoreactie bij de omzetting van glucose in pyruvaat is:
Zo worden twee moleculen ATP gegenereerd bij de omzetting van glucose in twee moleculen pyruvaat.
Merk op dat de energie die vrijkomt bij de anaërobe omzetting van glucose in twee moleculen pyruvaat -21 kcal mol-1 (- 88 kJ mol-1) bedraagt.