จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อไม่มีออกซิเจนที่จุดสิ้นสุดของกระบวนการไกลโคไลซิสอย่างช้าๆ

ไกลโคไลซิสเป็นขั้นตอนแรกในการหายใจของเซลล์ และไม่ต้องการออกซิเจนเพื่อดำเนินการต่อ ไกลโคไลซิสจะเปลี่ยนโมเลกุลของน้ำตาลเป็นสองโมเลกุลของไพรูเวต และยังผลิตโมเลกุลอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) แต่ละตัวและนิโคตินาไมด์ อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์ (NADH) อย่างละ 2 โมเลกุล เมื่อขาดออกซิเจน เซลล์สามารถเผาผลาญไพรูเวตผ่านกระบวนการหมักได้

ATP คือโมเลกุลกักเก็บพลังงานของเซลล์ ในขณะที่ NADH และ NAD+ เวอร์ชันออกซิไดซ์ มีส่วนในปฏิกิริยาของเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอน หรือที่เรียกว่าปฏิกิริยารีดอกซ์ หากมีออกซิเจน เซลล์สามารถดึงพลังงานเคมีจำนวนมากโดยการทำลายไพรูเวตผ่านวัฏจักรกรดซิตริก ซึ่งจะเปลี่ยน NADH กลับเป็น NAD+ หากปราศจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน เซลล์จะต้องใช้การหมักเพื่อออกซิไดซ์ NADH ก่อนที่มันจะสร้างระดับที่ไม่แข็งแรง

Pyruvate เป็นโมเลกุลสามคาร์บอนที่เอนไซม์แลคเตทดีไฮโดรจีเนสแปลงเป็นแลคเตทผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการหมักแบบโฮโมแล็กติก ในกระบวนการนี้ NADH จะถูกออกซิไดซ์เป็น NAD+ ซึ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการไกลโคไลซิสเพื่อดำเนินการต่อ ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน การหมักแบบโฮโมแล็กติกจะป้องกันไม่ให้ NADH สะสม ซึ่งจะหยุดไกลโคไลซิสและทำลายเซลล์ของแหล่งพลังงาน การหมักไม่ได้ให้ผลโมเลกุล ATP ใดๆ แต่อนุญาตให้ไกลโคลิซิสดำเนินต่อไปและผลิต ATP หยดเล็กๆ ในการหมักแบบโฮโมแล็กติก แลคเตทเป็นผลิตภัณฑ์เดียว

ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน สิ่งมีชีวิตบางชนิด เช่น ยีสต์สามารถเปลี่ยนไพรูเวตเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และเอทานอลได้ ผู้ผลิตเบียร์ใช้ประโยชน์จากกระบวนการนี้เพื่อเปลี่ยนเมล็ดพืชบดเป็นเบียร์ การหมักแบบเฮเทอโรแล็กติกดำเนินการในสองขั้นตอน ขั้นแรก เอนไซม์ไพรูเวตดีไฮโดรจีเนสจะเปลี่ยนไพรูเวตเป็นอะซีตัลดีไฮด์ ในขั้นตอนที่สอง เอนไซม์แอลกอฮอล์ดีไฮโดรจีเนสจะถ่ายโอนไฮโดรเจนจาก NADH ไปยังอะซีตัลดีไฮด์ เปลี่ยนเป็นเอทานอลและคาร์บอนไดออกไซด์ กระบวนการนี้ยังสร้าง NAD+ ขึ้นใหม่ ซึ่งช่วยให้ไกลโคลิซิสดำเนินต่อไปได้

หากคุณเคยรู้สึกว่ากล้ามเนื้อของคุณไหม้ในระหว่างการออกกำลังกายอย่างหนัก แสดงว่าคุณกำลังประสบกับผลกระทบของการหมักโฮโมแล็กติกในเซลล์กล้ามเนื้อของคุณ การออกกำลังกายที่ต้องใช้กำลังมากจะทำให้ออกซิเจนในเซลล์หมดไปชั่วคราว ภายใต้สภาวะเหล่านี้ กล้ามเนื้อจะเผาผลาญไพรูเวตเป็นกรดแลคติก ซึ่งทำให้เกิดความรู้สึกแสบร้อนที่คุ้นเคย อย่างไรก็ตาม นี่เป็นปฏิกิริยาหยุดชั่วคราวต่อระดับออกซิเจนต่ำ หากไม่มีออกซิเจน เซลล์สามารถตายได้อย่างรวดเร็ว

การหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจนใช้ในการผลิตอาหารหลายชนิดนอกเหนือจากเบียร์ ตัวอย่างเช่น กะหล่ำปลีได้ประโยชน์จากการหมักเพื่อให้ได้อาหารอันโอชะ เช่น กิมจิและกะหล่ำปลีดอง แบคทีเรียบางสายพันธุ์ รวมทั้ง Lactobacillus bulgaricus และ Streptococcus thermophiles จะเปลี่ยนนมเป็นโยเกิร์ตผ่านการหมักแบบโฮโมแล็กติก กระบวนการนี้จะรวมตัวของนม ให้รสโยเกิร์ต และเพิ่มความเป็นกรดของนม ซึ่งทำให้แบคทีเรียที่เป็นอันตรายจำนวนมากไม่อร่อย