A glikolízis a sejtlégzés első lépése, és a folytatásához nincs szükség oxigénre. A glikolízis a cukor molekuláját két piruvátmolekulává alakítja, és két molekulát adenozintrifoszfátból (ATP) és nikotinamid-adenin-dinukleotidból (NADH) is. Ha oxigén hiányzik, egy sejt a fermentáció során metabolizálhatja a piruvátokat.
Energiacsere
Az ATP a sejt energiatároló molekulája, míg a NADH és oxidált változata, a NAD + részt vesz az elektronátadással járó sejtreakciókban, az úgynevezett redox reakciókban. Ha oxigén van jelen, a sejt jelentős kémiai energiát tud kinyerni a piruvát lebontásával a citromsav-cikluson keresztül, amely a NADH-t visszaállítja NAD + -ra. Oxidáció nélkül a sejtnek fermentációt kell használnia a NADH oxidálásához, mielőtt egészségtelen szintre emelkedne.
Homolaktikus erjesztés
A piruvát három szénatomos molekula, amelyet a laktát-dehidrogenáz enzim átalakít laktáttá a homolaktikus fermentáció néven ismert eljárás révén. A folyamat során a NADH NAD + -dá oxidálódik, amely a glikolízis folytatásához szükséges. Oxigén hiányában a homolaktikus fermentáció megakadályozza a NADH felhalmozódását, ami megállítaná a glikolízist és rabolná a sejt energiaforrását. Az erjesztés nem eredményez egyetlen ATP-molekulát sem, de lehetővé teszi a glikolízis folytatását, és egy kis csepp ATP-t eredményez. A homolaktikus fermentáció során a laktát az egyetlen termék.
Heterolaktikus fermentáció
Oxigén hiányában bizonyos organizmusok, például az élesztő, képesek átalakítani a piruvátot szén-dioxiddá és etanollá. A sörgyárak kihasználják ezt a folyamatot, hogy a gabonapürét sörré alakítsák. A heterolaktikus fermentáció két lépésben megy végbe. Először is, a piruvát-dehidrogenáz enzim a piruvátot acetaldehiddé alakítja. A második lépésben az alkohol-dehidrogenáz enzim hidrogént visz át a NADH-ból az acetaldehiddé, átalakítva etanollá és szén-dioxiddá. A folyamat a NAD + -ot is regenerálja, amely lehetővé teszi a glikolízis folytatását.
Érezni az égést
Ha valaha is úgy érezte, hogy az izmok égnek nehéz fizikai aktivitás során, akkor az izomsejtjeiben tapasztalható homolaktikus erjedés hatását tapasztalja. A megerőltető testmozgás ideiglenesen kimeríti a sejt oxigénellátását. Ilyen körülmények között az izmok metabolizálják a piruvátot tejsavvá, ami a megszokott égő érzést váltja ki. Ez azonban az alacsony oxigénszintre való reagálás. Oxigén nélkül a sejtek gyorsan elpusztulhatnak.
Káposzta és joghurt
Az anaerob fermentációt a sör mellett számos élelmiszer előállítására használják. Például a káposzta előnyös az erjesztésből, és olyan finomságokat eredményez, mint a kimchee és a savanyú káposzta. Bizonyos baktériumtörzsek, köztük a Lactobacillus bulgaricus és a Streptococcus thermophiles, a tejet joghurttá alakítják homolaktikus fermentáció útján. A folyamat összezsugorítja a tejet, ízesíti a joghurtot és növeli a tej savasságát, ami miatt sok káros baktérium számára nem ízletes.