Гліколіз - це перший крок у клітинному диханні, і для його здійснення не потрібен кисень. Гліколіз перетворює молекулу цукру в дві молекули пірувату, утворюючи також дві молекули аденозинтрифосфату (АТФ) та нікотинаміду аденіндинуклеотиду (НАДН). Коли кисень відсутній, клітина може метаболізувати пірувати в процесі бродіння.
Енергетичний обмін
АТФ є молекулою накопичувача енергії клітини, тоді як НАДН та його окислена версія НАД + беруть участь у клітинних реакціях, що включають перенесення електронів, відомих як окислювально-відновні реакції. Якщо присутній кисень, клітина може виділити значну хімічну енергію, розщеплюючи піруват через цикл лимонної кислоти, який перетворює НАДН назад у НАД +. Без окислення клітина повинна використовувати ферментацію для окислення NADH, перш ніж вона нарощуватиметься до нездорового рівня.
Гомолактичне бродіння
Піруват - це тривуглецева молекула, яку фермент лактатдегідрогеназа перетворює в лактат за допомогою процесу, відомого як гомолактичне бродіння. У процесі NADH окислюється до NAD +, який необхідний для подальшого гліколізу. За відсутності кисню гомолактичне бродіння перешкоджає накопиченню NADH, що зупинить гліколіз і позбавить клітину джерела енергії. Ферментація не дає жодних молекул АТФ, але це дозволяє продовжувати гліколіз, виробляючи невелику цівку АТФ. При гомолактичному бродінні лактат є єдиним продуктом.
Гетеролактичне бродіння
За відсутності кисню певні організми, такі як дріжджі, можуть перетворити піруват у вуглекислий газ та етанол. Пивовари використовують цей процес, щоб перетворити зернову кашу на пиво. Гетеролактичне бродіння проходить у два етапи. Спочатку фермент піруватдегідрогеназа перетворює піруват в ацетальдегід. На другому етапі фермент алкогольдегідрогеназа переносить водень від NADH до ацетальдегіду, перетворюючи його в етанол та вуглекислий газ. Процес також регенерує NAD +, що дозволяє продовжувати гліколіз.
Відчуття опіку
Якщо ви коли-небудь відчували, як м’язи горять під час важких фізичних навантажень, ви відчуваєте ефект гомолактичного бродіння в м’язових клітинах. Напружені фізичні вправи тимчасово виснажують запас клітини киснем. За цих умов м’язи метаболізують піруват до молочної кислоти, яка виробляє знайоме відчуття печіння. Однак це зупинна реакція на низький рівень кисню. Без кисню клітини можуть швидко загинути.
Капуста та йогурт
Анаеробне бродіння використовується для створення кількох харчових продуктів, крім пива. Наприклад, капуста отримує користь від бродіння, щоб отримати такі смаколики, як кімчі та квашена капуста. Деякі штами бактерій, включаючи Lactobacillus bulgaricus та Streptococcus thermophiles, перетворюють молоко в йогурт шляхом гомолактичного бродіння. Процес застигає молоко, надає йогурту смак і підвищує кислотність молока, що робить його неприємним для багатьох шкідливих бактерій.