Glicoliza este primul pas în respirația celulară și nu necesită oxigen pentru a continua. Glicoliza transformă o moleculă de zahăr în două molecule de piruvat, producând, de asemenea, două molecule fiecare din adenozin trifosfat (ATP) și nicotinamidă adenină dinucleotidă (NADH). Atunci când oxigenul este absent, o celulă poate metaboliza piruvatele prin procesul de fermentare.
Metabolismul energetic
ATP este molecula de stocare a energiei celulei, în timp ce NADH și versiunea sa oxidată, NAD +, participă la reacțiile celulare care implică transferul de electroni, cunoscute sub numele de reacții redox. Dacă este prezent oxigen, celula poate extrage energie chimică substanțială prin descompunerea piruvatului prin ciclul acidului citric, care transformă NADH înapoi în NAD +. Fără oxidare, celula trebuie să utilizeze fermentația pentru a oxida NADH înainte de a se acumula la niveluri nesănătoase.
Fermentarea homolactică
Piruvatul este o moleculă cu trei carbon pe care enzima lactat dehidrogenază o transformă în lactat prin procesul cunoscut sub numele de fermentație homolactică. În acest proces, NADH este oxidat în NAD + care este necesar pentru ca glicoliza să continue. În absența oxigenului, fermentația homolactică împiedică acumularea NADH, ceea ce ar opri glicoliza și ar jefui celula sursa de energie. Fermentarea nu produce molecule de ATP, dar permite glicolizei să continue și să producă un mic fir de ATP. În fermentația homolactică, lactatul este singurul produs.
Fermentarea heterolactică
În absența oxigenului, anumite organisme precum drojdia pot transforma piruvatul în dioxid de carbon și etanol. Producătorii de bere valorifică acest proces pentru a transforma piureul de cereale în bere. Fermentarea heterolactică se desfășoară în două etape. În primul rând, enzima piruvat dehidrogenază transformă piruvatul în acetaldehidă. În a doua etapă, enzima alcool dehidrogenază transferă hidrogen de la NADH în acetaldehidă, transformându-l în etanol și dioxid de carbon. Procesul regenerează, de asemenea, NAD +, ceea ce permite continuarea glicolizei.
Simțind arsura
Dacă ați simțit vreodată că mușchii vă ard în timpul activității fizice grele, vă confruntați cu efectul fermentației homolactice în celulele musculare. Exercițiul fizic epuizează temporar aportul de oxigen al unei celule. În aceste condiții, mușchii metabolizează piruvatul în acid lactic, ceea ce produce senzația de arsură familiară. Cu toate acestea, aceasta este o reacție stopgap la niveluri scăzute de oxigen. Fără oxigen, celulele pot muri rapid.
Varză și iaurt
Fermentarea anaerobă este utilizată pentru a crea mai multe produse alimentare în afară de bere. De exemplu, varza beneficiază de fermentație pentru a produce delicatese precum kimchee și varză acră. Anumite tulpini de bacterii, inclusiv Lactobacillus bulgaricus și Streptococcus thermophiles, transformă laptele în iaurt prin fermentare homolactică. Procesul congelează laptele, conferă iaurtului aromă și mărește aciditatea laptelui, ceea ce îl face neplăcut pentru multe bacterii dăunătoare.