Het proces van het omzetten van glucose in pyruvaat, glycolyse genoemd, omvat een reeks enzymatische reacties. Hier is een overzicht van de stappen die betrokken zijn bij glycolyse:

1. Initiële fosforylatie:

Glucose wordt eerst gefosforyleerd door het enzym hexokinase, met behulp van één molecuul ATP. Hierbij ontstaat glucose-6-fosfaat (G6P).

2. Isomerisatie:

G6P wordt door het enzym fosfoglucose-isomerase omgezet in zijn isomeer, fructose-6-fosfaat (F6P).

3. Tweede fosforylering:

F6P ondergaat een tweede fosforylering door fosfofructokinase-1 (PFK-1). Deze reactie, waarbij een ander ATP-molecuul wordt gebruikt, resulteert in de vorming van fructose-1,6-bisfosfaat (FBP).

4. Fructosesplitsing:

Het FBP met zes koolstofatomen wordt vervolgens door het enzym aldolase gesplitst in twee moleculen met drie koolstofatomen:glyceraldehyde-3-fosfaat (G3P) en dihydroxyacetonfosfaat (DHAP).

5. Isomerisatie:

DHAP wordt gemakkelijk geïsomeriseerd tot G3P door het enzym triosefosfaatisomerase.

6. Oxidatie:

De G3P-moleculen ondergaan oxidatieve reacties om 1,3-bisfosfoglyceraat (BPG) te vormen door de enzymen glyceraldehyde-3-fosfaatdehydrogenase. Dit proces genereert ook twee moleculen NADH (nicotinamide-adenine-dinucleotide) voor elk glucosemolecuul.

7. Overdracht van fosfaat:

De hoogenergetische fosfaatgroep van BPG wordt vervolgens overgebracht naar ADP, waarbij ATP wordt gevormd, via een fosforylatie op substraatniveau die wordt gekatalyseerd door fosfoglyceraatkinase. Deze stap genereert voor elk glucosemolecuul twee moleculen ATP.

8. Isomerisatie:

De in de vorige stap geproduceerde 3-fosfoglyceraat (3-PGA) moleculen worden door fosfoglyceromutase geïsomeriseerd tot 2-fosfoglyceraat (2-PGA).

9. Uitdroging:

Het enzym enolase verwijdert water uit 2-PGA en vormt fosfoenolpyruvaat (PEP), waarbij twee moleculen water worden gegenereerd.

10. Overdracht van fosfaat:

PEP doneert vervolgens zijn fosfaatgroep aan ADP en vormt voor elk glucosemolecuul een derde molecuul ATP. Deze stap wordt gekatalyseerd door pyruvaatkinase, wat resulteert in de productie van pyruvaat.

Kortom, er komen tien reacties voor bij de glycolyse, waaronder fosforylatie, isomerisaties, splitsingen, oxidaties en fosforylaties op substraatniveau. Dit proces maakt de omzetting van één glucosemolecuul in twee pyruvaatmoleculen mogelijk, terwijl ook een netto van twee ATP-moleculen en twee NADH-moleculen wordt gegenereerd, die dienen als elektronendragers bij cellulaire ademhaling. De NADH en ATP die tijdens de glycolyse worden geproduceerd, zullen een cruciale rol spelen in daaropvolgende metabolische routes, zoals de citroenzuurcyclus (Krebs-cyclus) en oxidatieve fosforylering.