Биологическое окисление

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ. СУБСТРАТНОЕ И ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. ГЛИКОЛИЗ, АЭРОБНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ГЛЮКОЗЫ; АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ПУТИ ОБМЕНА МОНОСАХАРИДОВ. ОБМЕН ГЛИКОГЕНА, ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ. ПАТОЛОГИИ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА.

Биологическое окисление  - это совокупность реакций окисления, протекающих во всех живых клетках. Оно проходит 3 способами:

1.отщепление атомов Н+

2.присоединение кислорода

3.перенос электронов

Тканевое дыхание  - это разновидность биологического окисления. В процессе тканевого дыхания в организме вырабатывается АТФ.

Тканевое дыхание  - это процесс расщепления органических веществ с выделением энергии в виде АТФ, что сопровождается поглощением кислорода, выделением СО2 и образованием воды.

Расщепление органических веществ в организме проходит в 3 стадии:

1 и 2 стадия – это специфические пути превращения органических веществ, Ш стадия -–общая, объдиняет все пути превращения органических веществ. В ней образуется наибольшее количество энергии.

С позиций термодинамики метаболизм представляет собой совокупность процессов, в которой реакции, потребляющие энергию из внешней среды (эндэргонические), сопрягаются с энергодающими (экзэргоническими) реакциями, что позволяет живым существам оказывать постоянное сопротивление нарастанию энтропии. Выяснение биохимических механизмов, приводящих к генерации различных форм биологической энергии, является предметом биоэнергетики. Источником энергии служат реакции, в ходе которых соединения, содержащие атомы углерода в высо-ковосстановленном состоянии, подвергаются окислению

, а специальные дыхательные переносчики присоединяют протоны и электроны (восстанавливаются) и в таком виде транспортируют атомы водорода к дыхательной цепи.

Биологические виды энергии. Энергетические превращения в живой клетке подразделяют на две группы: локализованные в мембранах и протекающие в цитоплазме. В каждом случае для «оплаты» энергетических затрат используется своя «валюта»: в мембране это ΔμН+ или ΔμNa+, а в цитоплазмеАТФ, креатинфосфат и другие макроэргические соединения. Непосредственным источником АТФ являются процессы субстратного и окислительного фосфорилирования. Процессы субстратного фосфорилирования наблюдаются при гликолизе и на одной из стадий цикла трикарбоновых кислот (реакция сукцинил-КоА —> сукцинат). Генерация ΔμН+ и ΔμNa , используемых для окислительного фосфорилирования, осуществляется в процессе транспорта электронов в дыхательной цепи энергосопрягающих мембран.Энергия разности потенциалов на сопрягающих мембранах может обратимо превращаться в энергию АТФ. Эти процессы катализируются Н+-АТФ-синтазой в мембранах, генерирующих протонный потенциал, или Na+-АТФ-синтазой (Na+-АТФазой) в «натриевых мембранах» алкалофиль-ных бактерий, поддерживающих ΔμNa+ [Скулачев В.П., 1989]. Cвет или энергия субстратов дыхания утилизируется ферментами фотосинтетической или дыхательной редокс-цепи (у галобактерий – бактериородопси-ном). Генерируемый потенциал используется для совершения полезной работы, в частности для образования АТФ. Будучи макроэргическим соединением, АТФ выполнняет функцию аккумулирования биологической энергии и ее последующего использования для выполнения клеточных функций. «Макроэргичность» АТФ объясняется рядом особенностей его молекулы. Это прежде всего высокая плотность зарядов, сконцентрированная в «хвосте» молекулы, обеспечивающая легкость диссоциации терминального фосфата при водном гидролизе. Продукты этого гидролиза представляют собой АДФ и неорганический фосфат и далее – АМФ и неорганический фосфат. Это обеспечивает высокую величину свободной энергии гидролиза терминального фосфата АТФ в водной среде.

Тканевое дыхание и биологическое окисление. Распад органических соединений в живых тканях, сопровождающийся потреблением молекулярного кислорода и приводящий к выделению углекислого газа и воды и образованию биологических видов энергии, называется тканевым дыханием. Тканевое дыхание представляют как конечный этап пути превращений моносахаров (в основном глюкозы) до указанных конечных продуктов, в который на разных стадиях включаются другие сахара и их производные, а также промежуточные продукты распада липидов (жирные кислоты), белков (аминокислоты) и нуклеиновых оснований. Итоговая реакция тканевого дыхания будет выглядеть следующим образом:

С6Н12О6 + 6O2 = 6СO2+ 6Н2O + 2780 кДж/моль. (1)

Впервые сущность дыхания объяснил А.-Л. Лавуазье (1743-1794), обративший внимание на сходство между горением органических веществ вне организма и дыханием животных. Постепенно становились ясными принципиальные различия между этими двумя процессами: в организме окисление протекает при относительно низкой температуре в присутствии воды, и его скорость регулируется обменом веществ. В настоящее время биологическое окисление определяется как совокупность реакций окисления субстратов в живых клетках, основная функция которых - энергетическое обеспечение метаболизма. В развитие концепций биологического окисления в XX в. важнейший вклад внесли А.Н. Бах, О. Варбург, Г. Крепс, В.А. Энгель-гардт, В.И. Палладин, В.А. Белицер, С.Е. Северин, В.П. Скулачев.

Потребление кислорода тканями зависит от интенсивности реакций тканевого дыхания. Наибольшей скоростью тканевого дыхания характеризуются почки, мозг, печень, наименьшей – кожа, мышечная ткань (в покое). Уравнение (2) описывает суммарный результат многоступенчатого процесса, приводящего к образованию молочной кислоты  и протекающего без участия кислорода:

С6Н12Об = 2С3Н6О3 + 65 кДж/моль. (2)

Этот путь отражает, по-видимому, энергетическое обеспечение простейших форм жизни, функционировавших в бескислородных условиях. Современные анаэробные микроорганизмы (осуществляющие молочнокислое, спиртовое и уксуснокислое брожение) получают для жизнедеятельности энергию, производимую в процессе гликолиза или его модификаций.

Использование клетками кислорода открывает возможности для более полного окисления субстратов. В аэробных условиях продукты бескислородного окисления становятся субстратами цикла трикарбоновых кислот (см. главу 10), в ходе которого образуются восстановленные дыхательные переносчики НАДФН, НАДН и флавиновые коферменты. Способность НАД+ и НАДФ+ играть роль промежуточного переносчика водорода связана с наличием в их структуре амида никотиновой кислоты. При взаимодействии этих кофакторов с атомами

   водорода имеет место обратимое гидрирование (присоединение атомов водорода). При этом в молекулу НАД+ (НАДФ+) включаются 2 электрона и один протон, а второй протон остается в среде.

Во флавиновых коферментах (ФАД или ФМН), активной частью молекул которых является изоаллоксазиновое кольцо, в результате восстановления чаще всего наблюдается присоединение 2 протонов и 2 электронов одновременно.Восстановленные формы этих кофакторов способны транспортировать водород и электроны к дыхательной цепи митохондрий или иных энергосопрягающих мембран.

Дыхательная цепь  - это совокупность ферментов и неферментных компонентов, которые принимают участие в окислении НАДН2 и ФАДН2 и переносе протонов и электронов на кислород.

В состав дыхательной цепи входит НАДН –дегидрогеназа, флавинсодержащие дегидрогеназы, убихинон, цитохромы (цитохромоксидаза), железосерусодержащие белки.

НАДН – ДГ берет участие в окислении НАДН2 .

Убихинон – липофильное вещество, которое свободно плавает в мембране (коэнзим Q). Транспорт электронов и протонов проходит путем передачи двух протонов и двух электронов. Цитохромы находятся в митохондриях. В составе дыхательной цепи можна выделить 4 полиферментных комплекса. В транспорте берут участие железосерусодержащие белки (Fе S Б).

1 система  - НАДН –убихиноноксидоредуктаза

П система – сукцинатубихиноноксидоредуктаза

Ш система –  убихинолцитохром-С-оксидоредуктаза

1У система – цитохром-С: кислородоксидоредуктаза

В начале цепи энергия протонов и электронов самая большая, а потом по мере транспорта их через различные вещества, она разсеивается и в конце цепи энергия маленькая.

В норме процесс дыхания всегда сопряжен с процессом фосфорилирования, т.е. процессом образования АТФ.

Есть вещества, которые могут угнетать процесс дыхания, они называются ингибиторами. По каждой оксидоредуктазе есть свои ингибиторы. Ими могут быть: ротенон, антимицин, цианиды, чадный газ.

Есть вещества, которые разъединяют процессы окисления и фосфорилирования,  они называются разъединителями этих процессов. Ними могут быть физические факторы (холод), химические вещества. Используя ингибиторы, установлено, что в дыхательной цепи есть 3 точки фосфорилирования. Если субстрат окисления НАДН2 , то выделяется 3 молекулы АТФ, если субстрат сукцинат – то выделяется 2 молекулы АТФ. Точка фосфорилирования – это часть дыхательной цепи, в которой выделяется достаточно энергии, которая может быть использована для энергии АТФ.

Сопряжения дыхания  и фосфорилирования осуществляется пространственно и энергетически. Пространственно – это все ферменты дыхания и фосфорилирования находятся во внутренней мембране митохондрий. Через внутреннюю: мембрану с помощью транслоказ в матрикс переносятся вещества, которые служат субстратом окисления для дыхательной цепи. Окисление осуществляется только тогда, когда происходит фосфорилирование. Этот процесс контролируется количеством АДФ и АТФ.

В природе есть 2 способа фосфорилирования:

1)                субстратное

2)                окислительное

Субстратное имеет место 2 раза в гликолизе и один раз в ЦТК. При нем субстрат окисляется, отщепляется е и протоны и на их месте возникает макроэргическая связь.

Углеводы – это многоатомные альдегидо – и кетоноспирты.

Они делятся на :

1.                 Полисахариды 

Гомополисахариды:  клетчатка, крохмал, гликоген.

Гетерополисахариды: гепарин, гиалуроновая к-та, хондроитинсерная кислота.

1.                Олигосахариды, это в основном дисахариды : мальтоза, лактоза, сахароза

2.                Моносахариды

Пентозы:  глюкоза, галактоза, фруктоза

Гексозы: рибоза, дезоксирибоза

Биологическая роль углеводов:

1.                Энергетическая роль (60-80 %)  резервные полисахариды: крахмал, гликоген – депо углеводов в клетке, они распадаются до глюкозы – источник энергии.

2.                Структурная функция: кислые гетерополисахариды являются структурным межклеточным веществом, выполняющим роль биологического цемента (гиалуроновая кислота).

3.                Защитная роль: выполняют гиалуроновая, хондроитинсерная кислоты. Они входят в состав биологического смазочного вещества, защищающего поверхность клетки.

4.                Углеводы есть субстратами для образования аминокислот и жиров.

5.                Кофакторная функция. Гепарин – кофактор ферментов. При соединении с белком они образуют активный белок – полисахаридный комплекс.

Суточная потребность – 450-550 г в углеводах

Легкоусвояемость углеводов не более 100 г.

Углеводы нельзя заменить другими веществами потому что:

1.Если употреблять меньше 100 г углеводов, то может возникнуть кетоз, так как будут усиленно окисляться жиры.

2.Кроме того жиры и белки окисляются на углеводном фоне. Нервная система использует углеводы как энергетический материал.

3.Углеводы окисляются даже в анаэробных условиях. Чаще всего мы употребляет крахмал (мучные изделия, крупяные, картошка и др.) гликоген (мясо), сахарозу (сахар), лактозу (молочные продукты), реже моносахариды (мед, фрукты, соки, овощи).

Пищеварение углеводов:

Ротовая полость. Здесь частично расщепляется крохмал и гликоген под действием амилазы. Амилаза активируется NaCI (ионами С1-).

Конечными продуктами пищеварения есть декстрины, частично мальтоза.

Мальтоза под действием мальтазы расщепляется до глюкозы.

Желудок – отсутствуют ферменты, которые переваривают углеводы. Действие a-амилазы слюны в желудке прекращается так как рН среды (рН 1,5-2,5) резко кислое, а оптимальное рН для действия амилазы слабощелочное 8,2-8,5.

12 – перстная кишка.

Сок поджелудочной железы и кишечный сок.

                 амилаза

Крохмал       −>      декстрины   ®  мальтоза

                 мальтаза

Мальтоза     −>      2 молекулы глюкозы.

                сахараза

Сахароза     −>      глюкоза + фруктоза

                лактаза

Лактоза      −>      глюкоза + галактоза

В основном пищеварение происходит в полости кишечника. Но частично существует и пристеночное пищеварение (мембранное) которое происходит в гликокаликсе энтероцитов так расщепляются мальтоза, сахароза, лактоза.

Переваривание клетчатки

У людей нет ферментов, которые расщепляют клетчатку, они есть у микроорганизмов. Поэтому она расщепляется в толстом кишечнике ферментом b-амилазой микроорганизмов.

Биологическая роль клетчатки

1.                Стимулирует секрецию и перистальтику кишечника.

2.                Формирует кал.

3.                Служит субстратом для синтеза витаминов (В6 , В10 , К и др.).

4.                Поглощает токсические вещества (своеобразный энтеросорбент).

Если в пище нет достаточно клетчатки, могут возникать запоры, геморой. Если употреблять много клетчатки, будет метеоризм, боли в животе, поносы.

Углеводы в кишечнике расщепляются до моносахаридов (глюкозы, галактозы, фруктозы), которые всасываются в кровь вторичным активным транспортом.

Судьба всосавшихся моносахаридов

Свыше 90% всосавшихся моносахаридов (главным образом глюкозы) через капиляры ворсинок попадает в кровеносную систему и  с током крови через воротную вену доставляется в печень. Остальное количество моносахаридов попадает через лимфатическую систему в венозную.

В печени значительная часть глюкозы превращается в гликоген.

В крови глюкоза содержится 3,5-5,5 ммоль/л. Анализ крови нужно делать натощак, в состоянии физического и психического покоя. Если не учитывать эти факторы, то содержание глюкозы в крови будет выше – гипергликемия, а после физической тяжелой работы – ниже гипогликемия.

Регулятором уровня глюкозы в крови является печень.

При повышенном содержании глюкозы в крови происходит синтез гликогена (гликогеногенез). При пониженном содержании глюкозы в крови происходит распад гликогена (гликогенолиз).

Если запас гликогена печени исчерпывается, то глюкоза образуется из аминокислот или других веществ – жиров (гликонеогенез).

Проникновение глюкозы в клетки стимулирует инсулин.

Расщепление гликогена стимулируют гормоны адреналин и глюкагон.

Расщепление гликогена

Происходит 2-мя путями:

1. Гидролитический с помощью    g -амилазы, происходит постепенное отщепление крайних молекул глюкозы.

2.Фосфоролитический. Под влиянием  адреналина и глюкагона с помощью посредников (аденилатциклазы, ц-АМФ, протеинкиназы) фосфорилаз В (неактивная) превращается в фосфорилазу А (активную).

Синтез и расщепление гликогена диктуется потребностями клетки и уровнем глюкозы в крови.

Благодаря способности к отложению гликогена (главным образом в печени и мышцах  и в меньшей степени в других органах и тканях создаются условия для накопления в норме некоторого резерва углеводов. При повышении энергозатрат в организме в результате возбуждения ЦНС обычно происходит усиление распада гликогена. Кроме адреналина и глюкагона распад гликогена активируют тироксин, тиреотропный гормон гипофиза.

Постоянство концентрации глюкозы в крови является результатом одновременного протекания двух процессов: поступления глюкозы в кровь из печени и потребления её из крови тканями, где она используется в первую очередь как энергетический материал. В тканях существуют два основных пути распада глюкозы:

1)                анаэробный (при отсутствии кислорода)

2)                аэробный (для осуществления которого необходим кислород)

ГЛИКОЛИЗ – сложный ферментативный процесс последовательных превращений глюкозы, протекающий в тканях человека и животных без потребления кислорода. Конечным продуктом гликолиза является молочная кислота. В процессе гликолиза образуется АТФ.

Процесс может начинаться и с гликогена, тогда он называется гликогенолизом. Другие гексозы (галактоза, фруктоза, сахароза) сначала превращаются в глюкозу, которая затем подвергается гликолизу.

Итак, гликолиз – не только главный путь утилизации глюкозы в клетках, но и уникальный путь, поскольку он может использовать кислород, если последний доступен (аэробные условия), но может протекать и в отсутствие кислорода (анаэробные условия).

Анаэробный распад включает те же реакции специфического пути распада глюкозы до пирувата, но с последующим превращением пирувата в лактат (то есть термины анаэробный распад и анаэробный гликолиз совпадают). Последовательность реакций гликолиза приведена на рисунке:

В гликолизе можно выделить три основных этапа. На первом этапе превращениям подвергаются гексозы, на втором - триозы, на третьем - карбоновые кислоты. Характеристика гликолиза: Характеристика гликолиза:большинство реакций обратимо, за исключением трех (реакций 1, 3, 10); все метаболиты находятся в фосфорилированной форме; источником фосфатной группы в реакциях фосфорилирования являются АТР (реакции 1, 3) или неорганический фосфат (реакция 6); регенерация NAD+, являющаяся необходимым условием протекания гликолиза, происходит при аэробном гликолизе посредством дыхательной цепи. В этом случае водород транспортируется в митохондрии с помощью челночного механизма при участии переносчиков. Это происходит потому, что мембрана митоходрий непроницаема для протонов. При анаэробном гликолизе регенерации NAD+ осуществляется независимо от дыхательной цепи. В этом случае акцептором водорода от NADH является пируват, который восстанавливается в лактат; образование АТР при гликолизе может идти двумя путями: либо субстратным фосфорилированием, когда для фосфорилирования ADP используется энергия макроэргической связи субстрата (реакции 7, 9), либо путем окислительного фосфорилирования ADP, сопряженного с дыхательной цепью (реакция 6).

Значение анаэробного гликолиза

Анаэробный и аэробный гликолиз энергетически неравноценны. Образование двух моль лактата из глюкозы сопровождается синтезом всего двух моль АТР , потому что NADH, полученный при окислении глицероальдегидфосфата, не используется дыхательной цепью, а акцептируется пируватом. Анаэробный гликолиз, несмотря на небольшой энергетический эффект, является основным источником энергии для скелетных мышц в начальном периоде интенсивной работы, то есть в условиях, когда снабжение кислородом ограничено. Кроме того, зрелые эритроциты извлекают энергию за счет анаэробного окисления глюкозы, потому что не имеют митохондрий.

Анаэробный гликолиз – сложный ферментативный процесс распада глюкозы, протекающий в тканях человека и животных без потребления кислорода. Конечным продуктом гликолиза является молочная кислота. В процессе гликолиза образуется АТФ.

В анаэробных условиях гликолиз – единственный процесс в животном организме, поставляющий энергию. Именно благодаря гликолизу организм человека и животных определенный период может осуществлять ряд физиологических функций в условиях недостаточности кислорода. В тех случаях, когда гликолиз протекает в присутствии кислорода, говорят об аэробном гликолизе .

Последовательность реакций анаэробного гликолиза, так же как и их промежуточные продукты, хорошо изучена. Процесс гликолиза катализируется одиннадцатью ферментами, большинство из которых выделено в гомогенном, клисталлическом или высокоочищенном виде и свойства которых достаточно известны. Заметим, что гликолиз протекает в гиало-плазме (цитозоле) клетки. Первой ферментативной реакцией гликолиза является фосфорили-рование, т.е. перенос остатка ортофосфата на глюкозу за счет АТФ. Реакция катализируется ферментом гексокиназой. Образование глюкозо-6-фосфата в гексокиназной реакции сопровождается освобождением значительного количества свободной энергии системы и может считаться практически необратимым процессом. Наиболее важным свойством гексокиназы является ее ингибирование глюкозо-6-фосфатом, т.е. последний служит одновременно и продуктом реакции, и аллостерическим ингибитором. Фермент гексокиназа способен катализировать фосфорилирование не только D-глюкозы, но и других гексоз, в частности D-фруктозы, D-маннозы и т.д. В печени, кроме гексокиназы, существует фермент глюкокиназа, который катализирует фосфорилирование только D-глюкозы. В мышечной ткани этот фермент отсутствует.

Второй реакцией гликолиза является превращение глюкозо-6-фос-фата под действием фермента глюкозо-6-фосфат-изомеразы во фруктозо-6-фосфат.Эта реакция протекает легко в обоих направлениях, и для нее не требуется каких-либо кофакторов.

Третья реакция катализируется ферментом фосфофруктокиназой; образовавшийся фруктозо-6-фосфат вновь фосфорилируется за счет второй молекулы АТФ. Данная реакция аналогично гексокиназной практически необратима, протекает в присутствии ионов  магния и является наиболее медленно текущей реакцией гликолиза. Фактически эта реакция определяет скорость гликолиза в целом.  Фосфофруктокиназа относится к числу аллостерических ферментов. Она ингибируется АТФ и стимулируется АМФ . При значительных величинах отношения АТФ/АМФ активность фосфофруктокиназы угнетается и гликолиз замедляется. Напротив, при снижении этого коэффициента интенсивность гликолиза повышается. Так, в неработающей мышце активность фосфофруктокиназы низкая, а концентрация АТФ относительно высокая. Во время работы мышцы происходит интенсивное потребление АТФ и активность фосфофруктокиназы повышается, что приводит к усилению процесса гликолиза. Четвертую реакцию гликолиза катализирует фермент альдолаза. Под влиянием этого фермента фруктозо-1,6-бисфосфат расщепляется на две фосфотриозы. Эта реакция обратима. В зависимости от температуры равновесие устанавливается на различном уровне. При повышении температуры реакция сдвигается в сторону большего образования триозофосфатов (дигидро-ксиацетонфосфата и глицеральдегид-3-фосфата).

Пятая реакция – это реакция изомеризации триозофосфатов. Катализируется ферментом триозофосфатизомеразой. Равновесие данной изомеразной реакции сдвинуто в сторону дигид-роксиацетонфосфата: 95% дигидроксиацетонфосфата и около 5% глице-ральдегид-3-фосфата. В последующие реакции гликолиза может непосредственно включаться только один из двух образующихся триозофосфатов, а именно глицеральдегид-3-фосфат. Вследствие этого по мере потребления в ходе дальнейших превращений альдегидной формы фосфотриозы ди-гидроксиацетонфосфат превращается в глицеральдегид-3-фосфат.

Образованием глицеральдегид-3-фосфата как бы завершается первая стадия гликолиза. Вторая стадия – наиболее сложная и важная. Она включает окислительно-восстановительную реакцию (реакция гликолитической оксидоредукции), сопряженную с субстратным фосфорилированием, в процессе которого образуется АТФ.

В результате шестой реакции глицеральдегид-3-фосфат в присутствии фермента глицеральдегидфосфатдегидрогеназы, кофермента НАД и неорганического фосфата подвергается своеобразному окислению с образованием 1,3-бисфосфоглицериновой кислоты и восстановленной формы НАД (НАДН). Эта реакция блокируется йод- или бромацетатом, протекает в несколько этапов.1,3-Бисфосфоглицерат представляет собой высокоэнергетическое соединение (макроэргическая связь условно обозначена знаком «тильда» ~). Механизм действия глицеральдегидфосфатдегидрогеназы сводится к следующему: в присутствии неорганического фосфата НАД+ выступает как акцептор водорода, отщепляющегося от глицеральдегид-3-фосфата. В процессе образования НАДН глицеральдегид-3-фосфат связывается с молекулой фермента за счет SH-групп последнего. Образовавшаяся связь богата энергией, но она непрочная и расщепляется под влиянием неорганического фосфата, при этом образуется 1,3-бисфосфоглицериновая кислота.

Седьмая реакция катализируется фосфоглицераткиназой, при этом происходит передача богатого энергией фосфатного остатка (фосфатной группы в положении 1) на АДФ с образованием АТФ и 3-фосфогли-цериновой кислоты (3-фосфоглицерат).

Таким образом, благодаря действию двух ферментов (глицеральде-гидфосфатдегидрогеназы и фосфоглицераткиназы) энергия, высвобождающаяся при окислении альдегидной группы глицеральдегид-3-фосфата до карбоксильной группы, запасается в форме энергии АТФ. В отличие от окислительного фосфорилирования образование АТФ из высокоэнергетических соединений называется субстратным фосфорилированием.

Восьмая реакция сопровождается внутримолекулярным переносом оставшейся фосфатной группы, и 3-фосфоглицериновая кислота превращается в 2-фосфоглицериновую кислоту (2-фосфоглицерат).Реакция легкообратима, протекает в присутствии ионов  Mg2+. Кофактором фермента является также 2,3-бисфосфоглицериновая кислота аналогично тому, как в фосфоглюкомутазной реакции роль кофактора выполняет глюкозо-1,6-бисфосфат.

Девятая реакция катализируется ферментом енолазой, при этом 2-фосфоглицериновая кислота в результате отщепления молекулы воды переходит в фосфоенолпировиноградную кислоту (фосфоенолпируват), а фосфатная связь в положении 2 становится высокоэргической:

Енолаза активируется двухвалентными катионами Mg2+или Мn2+ и ингибируется фторидом.

Десятая реакция характеризуется разрывом высокоэргической связи и переносом фосфатного остатка от фосфоенолпирувата на АДФ (субстратное фосфорилирование). Катализируется ферментом пируваткиназой:

Для действия пируваткиназы необходимы ионы Mg2+, а также одновалентные катионы щелочных металлов (К+ или др.). Внутри клетки реакция является практически необратимой.

В результате одиннадцатой реакции происходит восстановление пировиноградной кислоты и образуется молочная кислота. Реакция протекает при участии фермента лактатдегидрогеназы и кофермента НАДН, образовавшегося в шестой реакции.