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解糖は細胞呼吸の最初のステップであり、酸素を必要とせずに進行します。解糖は糖分子をピルビン酸2分子に変換し、それぞれアデノシン三リン酸（ATP）とニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NADH）の2分子を生成します。酸素が存在しない場合、細胞は発酵プロセスを通じてピルビン酸を代謝できます。
エネルギー代謝
ATPは細胞のエネルギー貯蔵分子であり、NADHとその酸化型であるNAD +は、酸化還元反応として知られる電子の移動を伴う細胞反応に関与します。酸素が存在する場合、細胞はクエン酸サイクルを介してピルビン酸を分解することにより実質的な化学エネルギーを抽出でき、NADHをNAD +に戻します。酸化しないと、セルは不健康なレベルに達する前に発酵を使用してNADHを酸化する必要があります。
ホモラクティック発酵
ピルビン酸は、乳酸乳酸脱水素酵素がホモ乳酸発酵として知られるプロセスを介して乳酸に変換する3炭素分子です。その過程で、NADHは解糖の進行に必要なNAD +に酸化されます。酸素が存在しない場合、ホモ乳酸発酵によりNADHの蓄積が防止され、解糖が停止し、細胞からエネルギー源が奪われます。発酵はATP分子を生成しませんが、解糖が継続し、少量のATPが生成されます。ホモ乳酸発酵では、乳酸が唯一の製品です。
ヘテロ乳酸発酵
酸素がないと、酵母などの特定の生物はピルビン酸を二酸化炭素とエタノールに変換できます。醸造者はこのプロセスを利用して、穀物マッシュをビールに変換します。ヘテロ乳酸発酵は2つのステップで進行します。まず、酵素ピルビン酸デヒドロゲナーゼはピルビン酸をアセトアルデヒドに変換します。 2番目のステップでは、酵素アルコールデヒドロゲナーゼが水素をNADHからアセトアルデヒドに移動し、それをエタノールと二酸化炭素に変換します。また、このプロセスはNAD +を再生し、解糖の継続を可能にします。
やけどを感じる
激しい身体活動中に筋肉が燃えるのを感じたことがあれば、筋肉細胞でホモ乳酸発酵の効果を経験しています。激しい運動は細胞の酸素供給を一時的に使い果たします。これらの条件下で、筋肉はピルビン酸を乳酸に代謝し、慣れたburning熱感を生み出します。ただし、これは低酸素レベルに対する一時的な反応です。酸素がなければ、細胞はすぐに死ぬ可能性があります。
キャベツとヨーグルト
嫌気性発酵は、ビールに加えていくつかの食品を作り出すために使用されます。たとえば、キャベツはキムチやザワークラウトなどの珍味を生み出すために発酵の恩恵を受けます。 Lactobacillus bulgaricusやStreptococcus thermophilesなどの特定の細菌株は、ホモ乳酸発酵によりミルクをヨーグルトに変換します。このプロセスは、牛乳を凝固させ、ヨーグルトの風味を与え、牛乳の酸性度を高め、多くの有害なバクテリアにとって口に合わないようにします。