szlak EMP jest obecny w organizmach z każdej gałęzi bakterii, archai i eukarii. Jest to wczesna adaptacja ewolucyjna, prawdopodobnie obecna u przodków wszystkich obecnych form życia. Sugeruje to, że szlak EMP ewoluował w beztlenowym, fermentacyjnym świecie. Jednak szlak działa również skutecznie jako podstawa tlenowego oddychania glukozy. Różnice między fermentacją a oddychaniem wynikają głównie z różnych losów wytwarzanego pirogronianu (zob. później). Dla uproszczenia, ta dyskusja koncentruje się na szlaku EMP w dobrze znanej bakterii Escherichia coli, chociaż podstawowe cechy szlaku są prawie uniwersalne.

zanim rozpocznie się metabolizm glukozy, musi ona zostać przetransportowana do komórki i fosforylowana. W E. coli te dwa procesy są ściśle ze sobą powiązane, tak że glukoza jest fosforylowana przez układ fosfotransferazy (PTS), gdy przechodzi do komórki. Ponieważ glukozo-6-fosforan (G-6-P), podobnie jak większość, jeśli nie wszystkie fosforany cukrowe, jest toksyczny w wysokich stężeniach komórkowych, ten proces transportu jest ściśle regulowany. Transkrypcja specyficznego dla glukozy genu transportującego, ptsG, jest maksymalna tylko wtedy, gdy gromadzi się cykliczny monofosforan adenozyny (cAMP) (ograniczenie energii sygnalizacyjnej). Ponadto translacja ptsg messenger RNA (mRNA) jest hamowana przez małe RNA SGR, które jest wytwarzane, gdy gromadzi się G-6-p. Tak więc, import i jednoczesne fosforylowanie do G-6-p jest zmniejszone, gdy zapotrzebowanie na więcej energii jest niskie lub stężenie G-6-p jest niebezpiecznie wysokie.

w przypadku braku białka PtsG inne transportery związane z PTS, zwłaszcza transportery specyficzne dla mannozy, ManXYZ, mogą również transportować i fosforylować glukozę. Jednak mutanty ptsG rosną wolniej na glukozie niż na szczepach typu dzikiego. Wolna glukoza może również gromadzić się wewnątrzkomórkowo w wyniku rozkładu oligosacharydów zawierających glukozę, takich jak laktoza lub maltoza. Wejście wewnątrzkomórkowej glukozy do szlaku EMP następuje poprzez heksokinazę kodowaną przez gen glk.

kolejne dwa etapy szlaku EMP przygotowują G-6-p do rozszczepiania na dwa fosforany triozy. Po pierwsze, odwracalna izomeraza fosfoglukozy (Gen pgi) przekształca G-6-p w fruktozo-6-fosforan. Mutant pgi może nadal powoli rosnąć na glukozie przy użyciu innych szlaków glikolitycznych (patrz później), ale szlak EMP jest zablokowany w mutancie pgi. Otrzymany fruktozo-6-fosforan jest dalej fosforylowany w pozycji C1 do fruktozo-1,6, – bisfosforanu kosztem adenozynotrifosforanu (ATP) przez fosfofruktokinazę kodowaną przez pfkA. Drugi mniejszy izoenzym fosfofruktokinazy kodowany przez pfkB umożliwia powolny wzrost mutantów pfkA. Potencjalnie konkurencyjny zestaw fosfataz, które usuwają fosforan C1 z funkcji fruktozo-1,6, – bisfosforanu podczas glukoneogenezy, ale są kontrolowane podczas glikolizy za pomocą różnych mechanizmów sprzężenia zwrotnego, aby zapobiec daremnemu cyklowi.

następną reakcją w szlaku jest rozszczepienie fruktozo-1,6-bisfosforanu do dwóch fosforanów triozowych, co nadaje szlakowi jego nazwę (glikoliza = rozpad cukru). Ta odwracalna reakcja jest przeprowadzana przez fruktozo-bisfosforanową aldolazę (Gen fbaA) i otrzymuje się jako produkty fosforan dihydroksyacetonu (DHAP) i fosforan gliceroaldehydu (GAP). Druga, niepowiązana aldolaza (Gen fbaB) powstaje tylko podczas glukoneogenezy, przez co nie odgrywa żadnej roli w glikolizie. Dwa fosforany triozy są swobodnie interkonwersywalne przez izomerazę triosefosforanową (Gen tpi). DHAP jest kluczowym substratem dla biosyntezy lipidów. GAP jest ważnym węzłem w glikolizie; dwa inne wspólne szlaki glikolityczne (patrz poniżej) łączą się ze szlakiem EMP w GAP.

do tego momentu szlak EMP może być uważany za szlak biosyntetyczny, ponieważ daje trzy kluczowe biosyntetyczne bloki budulcowe (G-6-P, fruktozo-6-fosforan i DHAP) kosztem ATP i bez żadnych etapów utleniania. Kolejnym etapem jest fosforylacja oksydacyjna szczeliny do kwasu 1,3-difosfoglicerydowego, związku wysokoenergetycznego. Włączenie nieorganicznego fosforanu przez dehydrogenazę GAP (gen gapA) jest sprzężone z redukcją NAD+ do NADH. W warunkach tlenowych ten NADH jest reoksydowany za pomocą łańcucha oddechowego, aby uzyskać ATP. W warunkach beztlenowych ten NADH jest ponownie utleniany przez sprzęganie z redukcją produktów otrzymanych z pirogronianu lub innych półproduktów szlaku EMP. Enzym kinaza fosfogliceratowa (Gen pgk) następnie fosforyluje difosforan adenozyny (ADP) do ATP kosztem fosforanu C1 1,3-difosfogliceratanu. Jest to pierwsza z dwóch fosforylacji na poziomie substratu, w której fosforan jest przenoszony z wysoce reaktywnego substratu bezpośrednio do ADP bez udziału syntazy ATP membranowej.

kolejne dwa kroki zmieniają otrzymany 3-fosfoglicerynian do ostatniego wysokoenergetycznego związku pośredniego szlaku, fosfoenolopirogronianu (PEP). Po pierwsze, fosforan jest przenoszony z pozycji C3 do pozycji C2 przez mutazę fosfogliceratową. Istnieją dwa ewolucyjnie niezwiązane izoenzymy, z których jeden (kodowany przez gen gpmA) wymaga 2,3-bisfosfoglikanianu jako kofaktora, a drugi (gen gpmM) nie. Chociaż E. coli, Bacillus subtilis i niektóre inne bakterie mają oba izoenzymy, wiele organizmów ma tylko jeden lub drugi. Na przykład drożdże Saccharomyces cerevisiae, bakteria Mycobacterium tuberculosis i wszystkie kręgowce mają tylko enzym zależny od kofaktora, podczas gdy rośliny wyższe, archaea i bakteria Pseudomonas syringae mają tylko enzym niezależny od kofaktora. Trzeci izoenzym (gen ytjC) wydaje się istnieć w E. coli, choć jego rola jest mniej jasna.

przearanżowany 2-fosfoglicerynian jest następnie odwodniony przez enolazę (Gen eno), aby uzyskać kluczowy związek pośredni, PEP. Chociaż pirogronian jest ogólnie uważany za produkt końcowy szlaku EMP, można argumentować, że Pep dzieli ten honor. PEP jest ostatecznym źródłem fosforanu dla transportu/fosforylacji glukozy za pośrednictwem PtsG, która inicjuje szlak. Ponadto enzym enolaza jest wymaganą częścią degradasomu, która działa z małymi sgrS RNA (opisanymi wcześniej) w celu hamowania translacji mRNA ptsG i stymulowania degradacji mRNA ptsG. Zmniejsza to wytwarzanie toksycznej akumulacji G-6-p.

warto zauważyć, że PEP jest punktem rozgałęzienia zarówno w warunkach tlenowych, jak i beztlenowych. Karboksylacja PEP przez karboksylazę PEP (Gen ppc) zapewnia szczawiooctan, który kondensuje się z acetylo-CoA pochodzącym z pirogronianu, tworząc cytrynian do prowadzenia zarówno cyklu kwasu trikarboksylowego (TCA), jak i glioksylanu. Podczas fermentacji, ten sam szczawiooctan jest półproduktem w drodze redukcji (regeneracji) do bursztynianu. Ponadto szczawiooctan pochodzący z PEP jest stosowany (przez część cyklu TCA) do biosyntezy kwasu glutaminowego nawet w warunkach beztlenowych.

ostatnią reakcją jest fosforylacja na poziomie substratu ADP do ATP kosztem PEP w celu uzyskania pirogronianu. Dwa izoenzymy kinazy pirogronianowej (geny pykA i pykF) są aktywowane przez fosforany cukrowe, a produkt genu pykF wykazuje pozytywną kooperatywność w odniesieniu do substratu PEP, ponownie dążąc do zapobiegania gromadzeniu się tego fosforylowanego związku pośredniego i tym samym zapobiegając wytwarzaniu większej ilości G-6-p poprzez zależny od PEP mechanizm transportu PtsG.

na końcu szlaku EMP 1 mol glukozy jest przekształcany w 2 mol pirogronianu, który można wykorzystać do dalszego katabolizmu lub do biosyntezy. Daje również 2 mol ATP i 2 mol NADH (które muszą być ponownie utlenione, aby szlak mógł nadal działać). Ponieważ szlak wytwarza kilka toksycznych półproduktów, nie jest zaskakujące, że strumień przez szlak jest ściśle regulowany. Enzymy szlaku szybko reagują na zmiany podaży i popytu poprzez hamowanie sprzężenia zwrotnego i aktywację substratów aktywności enzymów. Reagują również (wolniej) przez transkrypcyjną regulację ekspresji genów w odpowiedzi na globalne regulatory, które różnią się w zależności od organizmu.

szlak EMP działa w celu generowania zarówno biosyntetycznych półproduktów, jak i energii katabolicznej z glukozy. Jednak służy również jako centralna linia tułowia, do której żeruje wiele innych dróg katabolicznych. G-6-p, fruktozo-6-fosforan, DHAP i GAP są powszechnymi punktami przyłączeniowymi, w których drogi kataboliczne dla cukrów, alkoholi, tłuszczów i kwasów organicznych zasilają szlak EMP.