Glykolys är det första steget i cellrespiration, och det kräver inget syre för att fortsätta. Glykolys omvandlar en sockermolekyl till två pyruvatmolekyler, och producerar också två molekyler av adenosintrifosfat (ATP) och nikotinamidadenindinukleotid (NADH). När syre är frånvarande kan en cell metabolisera pyruvaten genom fermentationsprocessen.

Energimätning

ATP är cellens energilagringsmolekyl, medan NADH och dess oxiderad version, NAD +, deltar i cellreaktionerna som involverar överföring av elektroner, kända som redoxreaktionerna. Om syre är närvarande kan cellen extrahera väsentlig kemisk energi genom att bryta ner pyruvat genom citronsyracykeln, som omvandlar NADH tillbaka till NAD +. Utan oxidation måste cellen använda fermentering för att oxidera NADH innan den byggs upp till ohälsosamma nivåer.

Homolaktisk fermentation

Pyruvat är en trekol molekyl som enzymet laktat dehydrogenas omvandlas till laktat genom process som kallas homolaktisk jäsning. I processen oxideras NADH till NAD + som behövs för glykolys för att fortsätta. I frånvaro av syre hindrar homolaktisk jäsning NADH från att ackumuleras, vilket skulle stoppa glykolys och riva cellen i sin energikälla. Fermentering ger inte några ATP-molekyler, men det tillåter glykolys att fortsätta och producera en liten slinga av ATP. Vid homolaktisk jäsning är laktat enda produkt.

Heterolaktisk jäsning

I frånvaro av syre kan vissa organismer som jäst konvertera pyruvat till koldioxid och etanol. Brewers kapitaliserar på denna process för att konvertera kornmash till öl. Heterolaktisk jäsning fortsätter i två steg. För det första omvandlar enzymet pyruvat dehydrogenas pyruvat till acetaldehyd. I det andra steget överför enzymetalkoholdehydrogenas väte från NADH till acetaldehyd, omvandlar det till etanol och koldioxid. Processen regenererar även NAD +, vilket gör att glykolys kan fortsätta.

Känna bränna

Om du någonsin har känt att dina muskler brinner under tung fysisk aktivitet upplever du effekten av homolaktisk jäsning i dina muskelceller. Ansträngande träning utplånar temporärt en cellens syreförsörjning. Under dessa förhållanden metaboliserar muskler pyruvat i mjölksyra, vilket ger den kända brinnande känslan. Detta är dock en stopgap-reaktion på låga syrenivåer. Utan syre kan celler snabbt dö.

Kål och yoghurt

Anaerob jäsning används för att skapa flera livsmedel förutom öl. Till exempel fördelar kål från jäsning för att ge delikatesser som kimchee och surkål. Vissa bakterier, inklusive Lactobacillus bulgaricus och Streptococcus thermophiles, omvandlar mjölk till yoghurt genom homolaktisk jäsning. Processen hämmar mjölken, ger yoghurtens smak och ökar mjölkens surhet vilket gör det obehagligt för många skadliga bakterier.