Na primeira reacção do processo verifica-se a fosforilação no carbono seis(6) da D-glucose na presença de uma molecula de adenina-tri-fosfato com formação da -D-Glucose-6-fosfato e uma molécula de adenina di-fosfato (ADP). A reacção ocorre na presença da enzima hexoquinase e do ião magnésio. A presença de magnésio é indispensável em todas as reacções onde intervêm compostos de fósforo para que este seja fixo sob a forma de compostos de transição e assegure a continuidade energética do processo. A enzima hexoquinase que actua como catalizador da reacção, actua do mesmo modo na presença de frutose e manose quando presentes nos substratos. Outras enzimas como a glucoquinase poderiam ser utilizadas. A hexoquinase que se encontra presente nas leveduras, bactérias, tecidos animais e vegetais, apresenta como vantagens, a sua maior afinidade para a glucose e o facto de ser a mais abundante.
No passo seguinte a -D-glucose-6-fosfato é isomerizada na presença da fosfoglucoisomerase com formação da -D-frutose-6-fosfato. Este composto ao utilizar uma molécula de adenina – tri-fosfato (ATP) na presença da enzima fosfofrutoquinase forma um diester ( -D-frutose-1,6-di-fosfato). A fosfofrutoquinase é uma enzima com propriedades de regulação e de elevado peso molecular que origina uma reacção irreversível em condições intracelulares, na qual a ATP pode ser substituída por outras coenzimas.
Seguidamente (4ª reacção), em condições controladas de concentração celular de frutose difosfato e na presença da enzima aldolase ocorre a cisão molecular da -D-frutose -1,6-di- fosfato em di-hidroxiacetona fosfato e gliceraldeido-3-fosfato. Esta reacção é reversível e a di-hidroxiacetona formada pode condensar-se com outros aldeidos fosfatados, além do gliceraldeído com formação de diferentes oses.
A mistura das duas trioses formadas, contém cerca 90% de di-hidroxiacetona e nestas condições é fundamental proceder á isomerização da acetona a aldeído na presença da enzima isomerase da triose-fosfato que actua como catalisador, obtendo-se assim o gliceraldeido-3- fosfato (objectivo da primeira fase da glicolise).
Na segunda fase do processo, ao contrário da primeira, na qual que se verifica um consumo de adenina-tri-fosfato (ATP), ocorrem um conjunto de reacções de oxidação- redução com síntese desta molécula.
Na primeira reacção desta fase (6 ª etapa), ocorre a oxidação do gliceraldeído -3-fosfato a 1,3-di-fosfoglicerato pela enzima deshidrogenase do gliceraldeído-3-fosfato. (proteína constituída por quatro subunidades idênticas em forma de cadeia poliptédica simples com 330 resíduos de aminoácidos). Esta reacção é reversível e pode ocorrer no sentido da formação do aldeído ou do fosfoglicerato. O controlo da concentração dos reagentes e dos produtos da reacção na presença da co-enzima nicotinamida-adenina-dinucleotido (NAD) sob a forma oxidada (NAD+), que actua como receptor dos electrões cedidos pelo grupo aldeído é imprescindível.
O mecanismo reaccional associado à reacção anteriormente descrita é complexo, mas suficientemente conhecido para se poder afirmar que ocorre em dois passos. No primeiro, forma-se o 3-fosfoglicerato, com redução do NAD+ a NADH. O NADH ao ceder o hidrogénio e o electrão captado ao ião NAD+ livre, origina a modificação da enzima a acil- enzima e o grupo acilo é transferido para um fosfato inorgânico (Pi), obtendo-se 1.3-di- fosfoglicerato reconstituindo-se a forma oxidada da enzima que, assim, pode iniciar um novo ciclo.
O 1.3-difosfoglicerato na presença da enzima quinase do fosfoglicerato é transformado em 3-fosfoglicerato ocorrendo em simultâneo a fosforilação da adenina-di-fosfato (ADP) a adenina-tri-fosfato (ATP). Esta reacção é altamente exotérmica e acopulada à reacção da formação do 1,3-difosfoglicerato a partir do gliceraldeído, garante o deslocamento do equilíbrio no sentido da formação do 3-fosfoglicerato. Por transferência do grupo fosfato do carbono 3 do 3-fosfoglicerato na presença da enzima fosfogliceromutase, forma-se o 2- fosfoglicerato ( 8 ª reacção).
O 2-fosfoglicerato por desidratação enzimática na presença da enzima enolase origina a formação de fosfoenolpiruvato e água.
O ião fosfato do fosfoenolpiruvato na presença do iões magnésio e potássio é transferido para uma molécula de adenina-di-fosfato formando-se uma molécula de adenina-tri-fosfato e uma molécula de piruvato.
A redução do piruvato a lactato à custa dos electrões cedidos pelo gliceraldeido -3-fosfato ao NAD e transportados pelo NADH na presença da enzima deshidrogenase do lactato, (catalisador) é o ultimo passo do processo de glicolise.
Na fermentação alcoólica evita-se o último passo do processo de glicolise efectuando-se a descarboxilação do piruvato através duma reacção catalisada pela descarboxilase do piruvato na presença da tiamina pirofosfato (TPP), e forma-se uma molécula de acetaldeído e de dióxido de carbono.
Por ultimo o acetaldeido formado é reduzido a etanol pela acção da deshidrogenase álcool na presença de NADH e de gliceraldeído -3- fosfato que actua como fornecedor da capacidade redutora necessária à reacção.
A reacção de produção do etanol é sempre acompanhada da formação de pequenas quantidades de glicerol devido á redução da di-hidroxiacetona fosfato a glicerol-3-fosfato. A produção de glicerol deve ser sempre sujeita a monitorização para permitir optimizar algumas variáveis do processo e minimizar os seus efeitos na eficiência global do processo.
Do ponto de vista energético e considerando que se verifica uma variação da energia livre de Gibbs de – 40 Kcal (valor tabelado) para a transformação de uma molécula de glucose em etanol, pode afirmar-se, que o balanço energético é positivo em duas moléculas de ATP. O aproveitamento da energia térmica libertada (14,6 Kcal) e a sua utilização no processo constitui um dos aspectos tecnológicos mais importantes na implementação de um projecto com este fim.
Em condições aeróbias, a sequência de reacções é idêntica até obtenção do piruvato. Nestas condições, o piruvato na presença do NADH2 e do oxigénio do ar origina uma sequência de reacções de oxidação - redução, através das quais se pode recuperar uma elevada quantidade de energia sob a forma de ATP (ciclo de Krebs).
A energia utilizada pelas células no processo de respiração resultante da transferência de electrões das moléculas orgânicas para o oxigénio molecular não pode ser utilizada nos processos anaeróbios.
O descrito permite-nos afirmar que para evitar a inibição do processo de fermentação em meios açucarados deve reduzir-se a presença de oxigénio ao mínimo possível.