Glikolizė yra pirmasis ląstelės kvėpavimo žingsnis, ir jai tęsti nereikia deguonies. Glikolizė paverčia cukraus molekulę į dvi piruvato molekules, taip pat gamina po dvi adenozino trifosfato (ATP) ir nikotinamido adenino dinukleotido (NADH) molekules. Kai deguonies nėra, ląstelė fermentacijos metu gali metabolizuoti piruvatus.
Energijos apykaita
ATP yra ląstelės energiją kaupianti molekulė, o NADH ir jo oksiduota versija NAD + dalyvauja ląstelių reakcijose, kurios apima elektronų perdavimą, žinomas kaip redokso reakcijos. Jei yra deguonies, ląstelė gali išskirti didelę cheminę energiją, skaidydama piruvatą per citrinos rūgšties ciklą, kuris paverčia NADH atgal į NAD +. Be oksidacijos, ląstelė turi naudoti fermentaciją, kad oksiduotų NADH, kol ji susikaups iki nesveiko lygio.
Homolaktinis fermentavimas
Piruvatas yra trijų anglių molekulė, kurią fermentas laktato dehidrogenazė paverčia laktatu per procesą, vadinamą homolaktine fermentacija. Procese NADH oksiduojamas į NAD +, kuris reikalingas glikolizei vykti. Jei nėra deguonies, homolaktinė fermentacija neleidžia NADH kauptis, o tai sustabdytų glikolizę ir apiplėštų ląstelę jos energijos šaltiniu. Fermentacija nesudaro jokių ATP molekulių, tačiau ji leidžia tęsti glikolizę ir sukelti mažą ATP srovę. Vykstant homolaktinei fermentacijai, vienintelis produktas yra laktatas.
Heterolaktinis fermentavimas
Trūkstant deguonies, tam tikri organizmai, pavyzdžiui, mielės, piruvatą gali paversti anglies dioksidu ir etanoliu. Aludariai išnaudoja šį procesą, kad grūdų košę paverstų alumi. Heterolaktinė fermentacija vyksta dviem etapais. Pirma, fermentas piruvato dehidrogenazė paverčia piruvatą acetaldehidu. Antrame etape alkoholio dehidrogenazės fermentas perkelia vandenilį iš NADH į acetaldehidą, paversdamas jį etanoliu ir anglies dioksidu. Procesas taip pat regeneruoja NAD +, o tai leidžia tęsti glikolizę.
Pajutęs nudegimą
Jei kada nors jautėte, kad sunkiai fiziškai dirbant raumenys dega, patiriate homolaktinės fermentacijos poveikį raumenų ląstelėse. Įtemptas fizinis krūvis laikinai sumažina ląstelės aprūpinimą deguonimi. Šiomis sąlygomis raumenys metabolizuoja piruvatą į pieno rūgštį, kuri sukelia pažįstamą deginimo pojūtį. Tačiau tai yra reakcija į mažą deguonies kiekį. Be deguonies ląstelės gali greitai mirti.
Kopūstai ir jogurtas
Anaerobinė fermentacija naudojama norint sukurti kelis maisto produktus, išskyrus alų. Pavyzdžiui, kopūstai naudingi fermentacijai, kad gautų tokių skanėstų kaip kimchee ir rauginti kopūstai. Tam tikros bakterijų padermės, įskaitant Lactobacillus bulgaricus ir Streptococcus thermophiles, homolaktinės fermentacijos būdu pieną paverčia jogurtu. Procesas sutraukia pieną, suteikia jogurtui skonį ir padidina pieno rūgštingumą, dėl kurio jis nėra skanus daugeliui kenksmingų bakterijų.
