Fermentația anaerobă este o metodă pe care celulele o folosesc pentru a extrage energie din carbohidrați atunci când oxigenul sau alți acceptori de electroni nu sunt disponibili în mediul înconjurător. Acest lucru o diferențiază de respirația anaerobă, care nu folosește oxigen, dar folosește molecule care acceptă electroni care provin din exteriorul celulei. Procesul poate urma glicoliza ca următorul pas în descompunerea glucozei și a altor zaharuri pentru a produce molecule de adenozin trifosfat (ATP) care creează o sursă de energie pentru celulă.
Prin această metodă, o celulă este capabilă să regenereze dinucleotida nicotinamidă adenină (NAD+) din forma redusă a dinucleotidei nicotinamidă adenină (NADH), o moleculă necesară pentru a continua glicoliza. Fermentația anaerobă se bazează pe enzime pentru a adăuga o grupare fosfat la o moleculă individuală de adenozin difosfat (ADP) pentru a produce ATP, ceea ce înseamnă că este o formă de fosforilare la nivel de substrat. Acest lucru contrastează cu fosforilarea oxidativă, care utilizează energia dintr-un gradient de protoni stabilit pentru a produce ATP.
Există două tipuri majore de fermentație anaerobă: fermentația cu etanol și fermentația cu acid lactic. Ambele restaurează NAD+ pentru a permite unei celule să continue să genereze ATP prin glicoliză. Fermentarea etanolului transformă două molecule de piruvat, produse ale glicolizei, în două molecule de etanol și două molecule de dioxid de carbon. Reacția este un proces în două etape în care piruvatul este transformat mai întâi în acetaldehidă și dioxid de carbon, de către enzima piruvat decarboxilază.
În a doua etapă, alcool dehidrogenaza transformă acetaldehida în etanol. Acest proces metabolic are loc în anumite tipuri de celule bacteriene și în celulele de drojdie. Acest lucru face drojdia populară pentru fabricarea pâinii, berii și vinului, folosind fie dioxidul de carbon, fie etanolul din fermentație.
Fermentația acidului lactic este o altă formă de fermentație anaerobă și este folosită în mod obișnuit de celulele musculare în perioadele de stres când nu este disponibil suficient oxigen. Aceste celule transformă cele două molecule de piruvat din glicoliză în două molecule de L-lactat folosind enzima lactat dehidrogenază. Acest proces este cunoscut sub numele de fermentație homolactică, deoarece două molecule de piruvat suferă aceleași reacții chimice, iar această formă de fermentație a acidului lactic are loc în celulele musculare animale și în celulele roșii din sânge.
În fermentația heterolactică, moleculele de piruvat suferă diferite reacții chimice. Unul este transformat în lactat, în timp ce celălalt este transformat în etanol și dioxid de carbon. Acest proces are loc la unele specii de organisme anaerobe.
La animale, produsul secundar de lactat din fermentația anaerobă este pompat în fluxul sanguin, unde este transportat la ficat. Într-un proces numit ciclul Cori, ficatul folosește propriul set de enzime pentru a converti lactatul înapoi în glucoză, unde poate fi reciclat de organism. Glucoza este de obicei transportată înapoi la mușchi, unde poate fi stocată ca glicogen pentru nevoile viitoare de energie.