Fermentatie

De meeste eukaryote organismen hebben zuurstof nodig om te overleven en adequaat te functioneren. Dergelijke organismen produceren grote hoeveelheden energie tijdens aërobe ademhaling door glucose en zuurstof te metaboliseren in koolstofdioxide en water. De meeste eukaryoten kunnen echter wat energie opwekken in afwezigheid van zuurstof door anaëroob metabolisme.

Aërobe ademhaling verloopt via een reeks oxidatie-reductie reacties die eindigen wanneer zuurstof – de laatste elektronenacceptor – wordt gereduceerd tot water. Bij afwezigheid van zuurstof kan deze reactie niet doorgaan. In plaats daarvan regenereren cellen de NADH moleculen, die geproduceerd tijdens glycolyse door een organisch molecuul, zoals pyruvaat, en gebruiken deze moleculen als de laatste elektronenacceptor. Het proces waarbij een organisch molecuul wordt gebruikt om NAD ⁺ uit NADH te regenereren, wordt fermentatie genoemd.

Er zijn twee soorten fermentatie op basis van de eindproducten van de reactie: 1) melkzuurfermentatie en 2) alcoholfermentatie. Bij zoogdieren vindt melkzuurfermentatie plaats in rode bloedcellen, die niet aëroob kunnen ademen omdate ze geen mitochondriën bezitten,en in skeletspieren tijdens zware inspanning. Melkzuurfermentatie komt ook voor in bepaalde bacteriën, zoals in de bacteriën in yoghurt. Bij deze reactie worden pyruvaat en NADH omgezet in melkzuur en NAD ⁺ .

Alcoholfermentatie is een tweestapsproces. In de eerste stap wordt pyruvaat omgezet in koolstofdioxide en aceetaldehyde. In de tweede stap werkt aceetaldehyde als een elektronenacceptor en wordt het gereduceerd tot ethanol terwijl NADH tegelijkertijd wordt omgezet in NAD ⁺ . Over het algemeen zet alcoholfermentatie pyruvaat en NADH om in ethanol, koolstofdioxide en NAD ⁺ . Gisten gebruiken alcoholfermentatie om suikers om te zetten in koolstofdioxide en ethanol. Dit proces wordt gebruikt om alcoholische dranken te produceren, zoals bier en wijn.