Glikoliza — rozkład glukozy do pirogronianu

Monosacharydy są najprostszymi cukrami i mogą pełnić funkcję energetyczną lub budulcową. Glukoza jest głównym substratem oddychania, ryboza wchodzi w skład RNA i ATP, a deoksyryboza — DNA.

Wiązanie glikozydowe powstaje w reakcji kondensacji między grupami hydroksylowymi cukrów. Jego konfiguracja ma znaczenie biologiczne: człowiek trawi wiązania α w skrobi i glikogenie, ale nie posiada celulazy rozkładającej wiązania β-1,4 celulozy.

Skrobia magazynuje glukozę w roślinach, glikogen w grzybach i zwierzętach, celuloza wzmacnia ścianę komórkową roślin, a chityna buduje ścianę komórkową grzybów i oskórek stawonogów.

Kompartmentacja rozdziela reakcje w przestrzeni i pozwala utrzymywać odmienne warunki w organellach. Jądro przechowuje DNA, rybosomy syntetyzują białka, RER modyfikuje białka wydzielnicze i błonowe, a aparat Golgiego je sortuje.

Mitochondria i chloroplasty mają podwójną błonę, koliste DNA, rybosomy podobne do bakteryjnych i dzielą się przez przewężenie. Cechy te wspierają teorię ich endosymbiotycznego pochodzenia.

Lizosomy zawierają hydrolazy działające w kwaśnym środowisku, peroksysomy utleniają wybrane substraty i rozkładają H₂O₂, a wakuola roślinna magazynuje substancje i utrzymuje turgor.

Metabolizm obejmuje szlaki kataboliczne, które rozkładają związki i uwalniają energię, oraz anaboliczne, które zużywają energię do syntezy. ATP sprzęga procesy egzoergiczne z endoergicznymi przez przenoszenie grupy fosforanowej.

Enzym stabilizuje stan przejściowy i obniża energię aktywacji, nie zmieniając ΔG ani położenia równowagi. Swoistość wynika z przestrzennego i chemicznego dopasowania centrum aktywnego do substratu.

Aktywność enzymu zależy od temperatury, pH, stężenia substratu i inhibitorów. Inhibitor kompetycyjny konkuruje o centrum aktywne, a niekompetycyjny obniża aktywność przez związanie w innym miejscu.

Glikoliza zachodzi w cytozolu i przekształca glukozę w dwa pirogroniany, dając niewielki zysk ATP i NADH. Nie wymaga bezpośrednio tlenu.

W mitochondrium pirogronian ulega oksydacyjnej dekarboksylacji, a acetylo-CoA wchodzi do cyklu Krebsa. Powstają CO₂ oraz zredukowane przenośniki NADH i FADH₂.

Łańcuch oddechowy w błonie wewnętrznej mitochondrium przekazuje elektrony na tlen. Energia przepływu pompuje H⁺, a gradient protonowy napędza syntazę ATP. Fermentacja odtwarza NAD⁺, umożliwiając dalszą glikolizę bez sprawnego łańcucha oddechowego.