발효

대부분의 진핵생물은 생존하고 적절하게 기능하기 위해 산소가 필요합니다. 이러한 유기체는 포도당과 산소를 ​​이산화탄소와 물로 대사하여 유산소(aerobic; 호기성) 호흡을 하며 많은 양의 에너지를 생산합니다. 그러나 대부분의 진핵생물은 산소가 없는 경우에 무산소(anaerobic; 혐기성) 대사를 통해 약간의 에너지를 생성할 수 있습니다.

유산소 호흡은 일련의 산화환원반응(oxidation-reduction reaction)을 통해 진행하고 산소(최종 전자 수용체(final electron acceptor))가 물로 환원되면 종료됩니다. 산소가 없으면 이 반응은 진행되지 않습니다. 그 대신 세포는 피루브산(pyruvate) 같은 유기(organic) 분자를 최종 전자 수용체로 사용해 해당과정(glycolysis)에서 생성되는 NADH를 재생성합니다. 그리고 유기 분자를 사용해 NADH에서 NAD⁺를 재생성하는 과정을 발효(fermentation)라고 합니다.

발효에는 화학 반응의 최종 생성물에 따라 (1) 유산 발효(lactic acid fermentation)와 (2) 알코올 발효(alcohol fermentation)로 나뉩니다. 포유류에서 유산 발효는 미토콘드리아 부족으로 인해 유산소 호흡을 할 수 없는 적혈구뿐만 아니라 격렬한 운동을 하는 동안 골격근에서도 일어납니다. 유산 발효는 또 요구르트에서 발견되는 것과 같은 특정한 박테리아에서도 일어납니다. 이와 같은 유산 발효에선 피루브산과 NADH가 유산과 NAD⁺로 변환됩니다.

알코올 발효는 2단계로 이루어집니다. 첫 번째 단계에서는 피루브산이 이산화탄소와 아세트알데하이드(acetaldehyde; 아세트알데히드)로 변환됩니다. 두 번째 단계에서는 아세트알데하이드가 전자 수용체 역할을 해 NADH를 NAD⁺로 변환하고 그 과정에서 에탄올(ethanol)로 환원됩니다. 전반적으로 알코올 발효는 피루브산과 NADH를 에탄올, 이산화탄소, NAD⁺로 변환합니다. 효모(yeast)는 알코올 발효를 사용하여 당을 이산화탄소와 에탄올로 변환합니다. 이 과정은 맥주와 와인 같은 술을 생산하기 위해 사용됩니다.