Hva skjer når det ikke er oksygen tilgjengelig på slutten av langsom glykolyse?

Glykolyse er det første trinnet i celleånding, og det krever ingen oksygen for å fortsette. Glykolyse omdanner et sukkermolekyl til to molekyler av pyruvat, og produserer også to molekyler hver av adenosintrifosfat (ATP) og nikotinamidadenindinukleotid (NADH). Når oksygen er fraværende, kan en celle metabolisere pyruvatene gjennom gjæringsprosessen.

ATP er cellens energilagringsmolekyl, mens NADH og dets oksyderte versjon, NAD +, deltar i cellereaksjonene som involverer overføring av elektroner, kjent som redoksreaksjoner. Hvis oksygen er til stede, kan cellen utvinne betydelig kjemisk energi ved å bryte ned pyruvat gjennom sitronsyresyklusen, som omdanner NADH tilbake til NAD +. Uten oksidasjon må cellen bruke gjæring for å oksidere NADH før den bygger seg opp til usunne nivåer.

Pyruvat er et tre-karbonmolekyl som enzymet laktatdehydrogenase omdanner til laktat gjennom prosessen kjent som homolaktisk gjæring. I prosessen oksyderes NADH til NAD + som er nødvendig for at glykolyse skal fortsette. I mangel av oksygen forhindrer homolaktisk gjæring NADH fra å akkumuleres, noe som vil stoppe glykolyse og frarøve cellen sin energikilde. Fermentering gir ingen ATP-molekyler, men det tillater glykolyse å fortsette og produsere et lite vedlikehold av ATP. I homolaktisk gjæring er laktat det eneste produktet.

I mangel av oksygen kan visse organismer som gjær omdanne pyruvat til karbondioksid og etanol. Bryggerier utnytter denne prosessen for å konvertere kornmos til øl. Heterolaktisk gjæring foregår i to trinn. For det første omdanner enzymet pyruvat dehydrogenase pyruvat til acetaldehyd. I det andre trinnet overfører enzymet alkoholdehydrogenase hydrogen fra NADH til acetaldehyd, og omdanner det til etanol og karbondioksid. Prosessen regenererer også NAD +, som gjør at glykolyse kan fortsette.

Hvis du noen gang har følt at musklene dine brenner under tung fysisk aktivitet, opplever du effekten av homolaktisk gjæring i muskelcellene. Anstrengende trening tømmer oksygentilførselen midlertidig. Under disse forhold metaboliserer muskler pyruvat i melkesyre, noe som gir den kjente brennende følelsen. Dette er imidlertid en stoppgap-reaksjon på lave oksygenivåer. Uten oksygen kan celler raskt dø.

Anaerob gjæring brukes til å lage flere matvarer i tillegg til øl. Kål drar for eksempel fordel av gjæring for å gi delikatesser som kimchee og surkål. Visse bakteriestammer, inkludert Lactobacillus bulgaricus og Streptococcus thermophiles, omdanner melk til yoghurt gjennom homolaktisk gjæring. Prosessen stivner melken, gir yoghurten smak og øker surheten i melken, noe som gjør den usmakelig for mange skadelige bakterier.