Fermentasi anaerobik adalah metode yang digunakan sel untuk mengekstrak energi dari karbohidrat ketika oksigen atau akseptor elektron lainnya tidak tersedia di lingkungan sekitarnya. Ini membedakannya dari respirasi anaerobik, yang tidak menggunakan oksigen tetapi menggunakan molekul penerima elektron yang datang dari luar sel. Proses ini dapat mengikuti glikolisis sebagai langkah selanjutnya dalam pemecahan glukosa dan gula lainnya untuk menghasilkan molekul adenosin trifosfat (ATP) yang menciptakan sumber energi bagi sel.
Melalui metode ini, sel mampu meregenerasi nikotinamida adenin dinukleotida (NAD+) dari bentuk tereduksi nikotinamida adenin dinukleotida (NADH), sebuah molekul yang diperlukan untuk melanjutkan glikolisis. Fermentasi anaerobik bergantung pada enzim untuk menambahkan gugus fosfat ke molekul adenosin difosfat (ADP) individu untuk menghasilkan ATP, yang berarti ini adalah bentuk fosforilasi tingkat substrat. Ini kontras dengan fosforilasi oksidatif, yang menggunakan energi dari gradien proton yang mapan untuk menghasilkan ATP.
Ada dua jenis utama fermentasi anaerobik: fermentasi etanol dan fermentasi asam laktat. Keduanya mengembalikan NAD+ untuk memungkinkan sel terus menghasilkan ATP melalui glikolisis. Fermentasi etanol mengubah dua molekul piruvat, produk glikolisis, menjadi dua molekul etanol dan dua molekul karbon dioksida. Reaksi adalah proses dua langkah di mana piruvat diubah menjadi asetaldehida dan karbon dioksida terlebih dahulu, oleh enzim piruvat dekarboksilase.
Pada langkah kedua, alkohol dehidrogenase mengubah asetaldehida menjadi etanol. Proses metabolisme ini terjadi pada jenis sel bakteri tertentu dan pada sel ragi. Hal ini membuat ragi populer untuk membuat roti, bir, dan anggur, dengan menggunakan karbon dioksida atau etanol dari fermentasi.
Fermentasi asam laktat adalah bentuk lain dari fermentasi anaerobik, dan umumnya digunakan oleh sel-sel otot selama masa stres ketika tidak tersedia cukup oksigen. Sel-sel ini mengubah dua molekul piruvat dari glikolisis menjadi dua molekul L-laktat menggunakan enzim laktat dehidrogenase. Proses ini dikenal sebagai fermentasi homolaktik, karena dua molekul piruvat mengalami reaksi kimia yang sama, dan bentuk fermentasi asam laktat ini terjadi pada sel otot hewan dan sel darah merah.
Dalam fermentasi heterolaktik, molekul piruvat mengalami reaksi kimia yang berbeda. Satu diubah menjadi laktat, sementara yang lain diubah menjadi etanol dan karbon dioksida. Proses ini terjadi pada beberapa spesies organisme anaerob.
Pada hewan, produk sampingan laktat dari fermentasi anaerobik dipompa ke dalam aliran darah, di mana ia diangkut ke hati. Dalam proses yang disebut siklus Cori, hati menggunakan serangkaian enzimnya sendiri untuk mengubah laktat kembali menjadi glukosa, di mana ia dapat didaur ulang oleh tubuh. Glukosa biasanya diangkut kembali ke otot, di mana ia dapat disimpan sebagai glikogen untuk kebutuhan energi di masa depan.