Glikoliza je prvi korak u staničnom disanju i za to nije potreban kisik. Glikoliza pretvara molekulu šećera u dvije molekule piruvata, stvarajući također po dvije molekule adenozin trifosfata (ATP) i nikotinamid adenin dinukleotida (NADH). Kad kisika nema, stanica može metabolizirati piruvate kroz proces fermentacije.
Energetski metabolizam
ATP je molekula stanice za pohranu energije, dok NADH i njegova oksidirana verzija, NAD +, sudjeluju u staničnim reakcijama koje uključuju prijenos elektrona, poznate kao redoks reakcije. Ako je prisutan kisik, stanica može izdvojiti značajnu kemijsku energiju razgradnjom piruvata kroz ciklus limunske kiseline, koji pretvara NADH natrag u NAD +. Bez oksidacije, stanica mora koristiti fermentaciju za oksidaciju NADH prije nego što se izgradi do nezdrave razine.
Homolaktička fermentacija
Piruvat je molekula s tri ugljika koju enzim laktat dehidrogenaza pretvara u laktat postupkom poznatim kao homolaktička fermentacija. U tom procesu NADH se oksidira u NAD + koji je potreban da bi glikoliza nastavila. U nedostatku kisika, homolaktička fermentacija sprječava akumuliranje NADH, što bi zaustavilo glikolizu i oduzelo stanici izvor energije. Fermentacija ne daje nikakve molekule ATP-a, ali omogućuje nastavak glikolize i stvara malu kapljicu ATP-a. U homolaktičkoj fermentaciji laktat je jedini proizvod.
Heterolaktička fermentacija
U nedostatku kisika, određeni organizmi poput kvasca mogu pretvoriti piruvat u ugljični dioksid i etanol. Pivari koriste ovaj proces kako bi žitarice pretvorili u pivo. Heterolaktička fermentacija odvija se u dva koraka. Prvo, enzim piruvat dehidrogenaza pretvara piruvat u acetaldehid. U drugom koraku enzim alkohol dehidrogenaza prenosi vodik iz NADH u acetaldehid pretvarajući ga u etanol i ugljični dioksid. Postupak također regenerira NAD +, što omogućuje nastavak glikolize.
Osjećaj opekline
Ako ste ikada osjetili kako vam mišići sagorijevaju tijekom teških tjelesnih aktivnosti, iskusite učinak homolaktičke fermentacije na vaše mišićne stanice. Naporne vježbe privremeno iscrpljuju opskrbu stanice kisikom. U tim uvjetima mišići metaboliziraju piruvat u mliječnu kiselinu, koja stvara poznato gori. Međutim, ovo je zaustavna reakcija na nisku razinu kisika. Bez kisika stanice mogu brzo umrijeti.
Kupus i jogurt
Anaerobna fermentacija koristi se za stvaranje nekoliko namirnica, osim piva. Primjerice, kupus koristi fermentaciju dajući delikatese kao što su kimchee i kiseli kupus. Određeni sojevi bakterija, uključujući Lactobacillus bulgaricus i Streptococcus thermophiles, pretvaraju mlijeko u jogurt homolaktičkom fermentacijom. Proces zgrušava mlijeko, daje okus jogurtu i povećava kiselost mlijeka, što ga čini neukusnim za mnoge štetne bakterije.