Η αναερόβια ζύμωση είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιούν τα κύτταρα για να εξάγουν ενέργεια από υδατάνθρακες όταν το οξυγόνο ή άλλοι δέκτες ηλεκτρονίων δεν είναι διαθέσιμοι στο περιβάλλον. Αυτό το διαφοροποιεί από την αναερόβια αναπνοή, η οποία δεν χρησιμοποιεί οξυγόνο, αλλά χρησιμοποιεί μόρια που δέχονται ηλεκτρόνια που προέρχονται από το εξωτερικό του κυττάρου. Η διαδικασία μπορεί να ακολουθήσει τη γλυκόλυση ως το επόμενο βήμα στη διάσπαση της γλυκόζης και άλλων σακχάρων για την παραγωγή μορίων τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP) που δημιουργούν μια πηγή ενέργειας για το κύτταρο.
Μέσω αυτής της μεθόδου, ένα κύτταρο είναι σε θέση να αναγεννήσει το δινουκλεοτίδιο νικοτιναμίδης αδενίνης (NAD+) από την ανηγμένη μορφή του δινουκλεοτιδίου νικοτιναμίδης αδενίνης (NADH), ένα μόριο απαραίτητο για τη συνέχιση της γλυκόλυσης. Η αναερόβια ζύμωση βασίζεται σε ένζυμα για την προσθήκη μιας φωσφορικής ομάδας σε ένα μεμονωμένο μόριο διφωσφορικής αδενοσίνης (ADP) για την παραγωγή ATP, πράγμα που σημαίνει ότι είναι μια μορφή φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με την οξειδωτική φωσφορυλίωση, η οποία χρησιμοποιεί ενέργεια από μια καθιερωμένη βαθμίδα πρωτονίων για την παραγωγή ATP.
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι αναερόβιας ζύμωσης: η ζύμωση με αιθανόλη και η ζύμωση με γαλακτικό οξύ. Και τα δύο αποκαθιστούν το NAD+ για να επιτρέψουν σε ένα κύτταρο να συνεχίσει να παράγει ATP μέσω της γλυκόλυσης. Η ζύμωση αιθανόλης μετατρέπει δύο μόρια πυροσταφυλικού, τα προϊόντα της γλυκόλυσης, σε δύο μόρια αιθανόλης και δύο μόρια διοξειδίου του άνθρακα. Η αντίδραση είναι μια διαδικασία δύο σταδίων κατά την οποία το πυροσταφυλικό μετατρέπεται πρώτα σε ακεταλδεΰδη και διοξείδιο του άνθρακα, από το ένζυμο πυροσταφυλική αποκαρβοξυλάση.
Στο δεύτερο βήμα, η αλκοολική αφυδρογονάση μετατρέπει την ακεταλδεΰδη σε αιθανόλη. Αυτή η μεταβολική διαδικασία συμβαίνει σε ορισμένους τύπους βακτηριακών κυττάρων και σε κύτταρα ζυμομύκητα. Αυτό κάνει τη μαγιά δημοφιλής για την παρασκευή ψωμιού, μπύρας και κρασιού, χρησιμοποιώντας είτε το διοξείδιο του άνθρακα είτε την αιθανόλη από τη ζύμωση.
Η ζύμωση με γαλακτικό οξύ είναι μια άλλη μορφή αναερόβιας ζύμωσης και χρησιμοποιείται συνήθως από τα μυϊκά κύτταρα σε περιόδους στρες όταν δεν υπάρχει αρκετό οξυγόνο. Αυτά τα κύτταρα μετατρέπουν τα δύο μόρια πυροσταφυλικού από τη γλυκόλυση σε δύο μόρια L-γαλακτικού χρησιμοποιώντας το ένζυμο γαλακτική αφυδρογονάση. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως ομογαλακτική ζύμωση, επειδή δύο μόρια πυροσταφυλικού άλατος υφίστανται τις ίδιες χημικές αντιδράσεις και αυτή η μορφή ζύμωσης γαλακτικού οξέος εμφανίζεται σε ζωικά μυϊκά κύτταρα και ερυθρά αιμοσφαίρια.
Στην ετερογαλακτική ζύμωση, τα μόρια πυροσταφυλικού άλατος υφίστανται διαφορετικές χημικές αντιδράσεις. Το ένα μετατρέπεται σε γαλακτικό, ενώ το άλλο μετατρέπεται σε αιθανόλη και διοξείδιο του άνθρακα. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει σε ορισμένα είδη αναερόβιων οργανισμών.
Στα ζώα, το γαλακτικό υποπροϊόν από αναερόβια ζύμωση διοχετεύεται στην κυκλοφορία του αίματος, όπου μεταφέρεται στο ήπαρ. Σε μια διαδικασία που ονομάζεται κύκλος Cori, το ήπαρ χρησιμοποιεί το δικό του σύνολο ενζύμων για να μετατρέψει το γαλακτικό σε γλυκόζη, όπου μπορεί να ανακυκλωθεί από τον οργανισμό. Η γλυκόζη συνήθως μεταφέρεται πίσω στους μύες, όπου μπορεί να αποθηκευτεί ως γλυκογόνο για μελλοντικές ενεργειακές ανάγκες.