التخمير

تتطلب معظم الكائنات حقيقية النواة الأكسجين للبقاء على قيد الحياة والعمل بشكل مناسب. تنتج هذه الكائنات كميات كبيرة من الطاقة أثناء التنفس الهوائي عن طريق استقلاب الجلوكوز والأكسجين في ثاني أكسيد الكربون والماء. ومع ذلك ، يمكن لمعظم حقيقيات النوى توليد بعض الطاقة في غياب الأكسجين عن طريق التمثيل الغذائي اللاهوائي.

يستمر التنفس الهوائي من خلال سلسلة من تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تنتهي عندما يتم اختزال الأكسجين _ متقبل الإلكترون النهائي _ إلى الماء. في حالة عدم وجود الأكسجين ، لا يمكن أن يستمر هذا التفاعل. بدلاً من ذلك ، تقوم الخلايا بتجديد NADH الناتج أثناء تحلل السكر باستخدام جزيء عضوي ، مثل البيروفات ، كمستقبل نهائي للإلكترون. تسمى عملية استخدام جزيء عضوي لتجديد NAD⁺ من NADH التخمير.

هناك نوعان من التخمير يعتمدان على المنتجات النهائية للتفاعل: 1) تخمير حمض اللاكتيك و 2) تخمير الكحول. في الثدييات ، يحدث تخمر حمض اللاكتيك في خلايا الدم الحمراء التي لا يمكنها التنفس بالهواء بسبب نقص الميتوكوندريا ، وكذلك في العضلات الهيكلية أثناء التمرينات الشاقة. كما يحدث أيضاً في بعض البكتيريا ، مثل تلك الموجودة في الزبادي. في هذا التفاعل ، يتم تحويل البيروفات و NADH إلى حمض اللاكتيك و NAD⁺.

تخمير الكحول هو عملية من خطوتين. في الخطوة الأولى ، يتم تحويل البيروفات إلى ثاني أكسيد الكربون وأسيتالديهيد. في الخطوة الثانية ، يعمل الأسيتالديهيد كمستقبل للإلكترون ويتم اختزاله إلى إيثانول مع تحويل مصاحب لـ NADH إلى NAD⁺. بشكل عام ، يحول تخمير الكحول البيروفات و NADH إلى إيثانول وثاني أكسيد الكربون و NAD⁺. تستخدم الخميرة تخمير الكحول لتحويل السكريات إلى ثاني أكسيد الكربون والإيثانول. يتم تسخير هذه العملية لإنتاج المشروبات الكحولية مثل البيرة والنبيذ.