Kaj se zgodi, ko na koncu počasne glikolize ni na voljo kisika?

Glikoliza je prvi korak v dihanju celic in za nadaljevanje ne potrebuje kisika. Glikoliza pretvori molekulo sladkorja v dve molekuli piruvata, pri čemer nastaneta tudi po dve molekuli adenozin trifosfata (ATP) in nikotinamid adenin dinukleotida (NADH). Ko kisika ni, lahko celica presnovi piruvate v procesu fermentacije.

ATP je molekula celice za shranjevanje energije, medtem ko NADH in njegova oksidirana različica NAD + sodelujeta v celičnih reakcijah, ki vključujejo prenos elektronov, znanih kot redoks reakcije. Če je prisoten kisik, lahko celica izloči znatno kemično energijo z razgradnjo piruvata skozi cikel citronske kisline, ki pretvori NADH nazaj v NAD +. Brez oksidacije mora celica uporabiti fermentacijo za oksidacijo NADH, preden se kopiči na nezdravo raven.

Piruvat je molekula s tremi ogljiki, ki jo encim laktat dehidrogenaza pretvori v laktat s postopkom, znanim kot homolaktična fermentacija. V tem procesu NADH oksidira v NAD +, ki je potreben za nadaljevanje glikolize. V odsotnosti kisika homolaktična fermentacija preprečuje kopičenje NADH, kar bi ustavilo glikolizo in oropalo celico njenega vira energije. Fermentacija ne daje molekul ATP, omogoča pa nadaljevanje glikolize in tvori majhne kapljice ATP. V homolaktični fermentaciji je laktat edini proizvod.

V odsotnosti kisika lahko nekateri organizmi, kot je kvas, pretvorijo piruvat v ogljikov dioksid in etanol. Pivovarji izkoristijo ta postopek za pretvorbo žitne kaše v pivo. Heterolaktična fermentacija poteka v dveh korakih. Najprej encim piruvat dehidrogenaza pretvori piruvat v acetaldehid. V drugem koraku encim alkohol dehidrogenaza prenese vodik iz NADH v acetaldehid in ga pretvori v etanol in ogljikov dioksid. Postopek obnavlja tudi NAD +, kar omogoča nadaljevanje glikolize.

Če ste že kdaj začutili, da vaše mišice gorijo med težkimi telesnimi aktivnostmi, imate v mišičnih celicah učinek homolaktične fermentacije. Naporna vadba začasno izčrpa zalogo celice s kisikom. V teh pogojih mišice presnovijo piruvat v mlečno kislino, ki povzroči znano pekoč občutek. Vendar je to zaustavitvena reakcija na nizko raven kisika. Brez kisika lahko celice hitro odmrejo.

Z anaerobno fermentacijo se poleg piva ustvarjajo tudi več živil. Na primer, zelje ima koristi od fermentacije, da da dobrote, kot so kimchee in kislo zelje. Nekateri sevi bakterij, vključno z Lactobacillus bulgaricus in Streptococcus thermophiles, pretvorijo mleko v jogurt s homolaktično fermentacijo. Postopek strdi mleko, daje okus jogurtu in poveča kislost mleka, zaradi česar je neprijetno za številne škodljive bakterije.