结构生物化学/无氧呼吸（发酵）
无氧呼吸是在没有氧气的情况下产生ATP的过程。这种方法使用电子传递链，但没有氧气作为电子受体。虽然氧气是强氧化剂，但它只在有氧过程中被使用。在无氧呼吸中，硫酸根（SO42-）、硝酸根（NO3-）或硫（S）等较弱的氧化剂被用作电子受体。因此，在无氧呼吸过程中，每分子葡萄糖产生的能量较少。大多数生活在缺乏氧气环境中的原核生物使用有氧呼吸，但人类有时也会使用无氧呼吸（乳酸发酵）。
在这个过程中，特别是在呼吸过程中没有氧气的情况下，生物体进化出了回收烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+) 的机制，以使糖酵解持续进行，从而合成细胞的“能量货币”三磷酸腺苷 (ATP) 分子。这个过程演变成两种不同的机制，尽管它们都称为“发酵”。
- 乙醇发酵发生在细菌、酵母菌等中。
- 乳酸（或乳酸盐）发酵发生在动物（人类等）中。
在糖酵解之后，如果没有氧气，丙酮酸就会进入乙醇发酵循环。
- 在丙酮酸脱羧酶、TPP（硫胺素焦磷酸）等辅因子的作用下，丙酮酸转化为乙醛和二氧化碳。
- 乙醛在乙醇脱氢酶催化的氧化还原反应下，被还原为乙醇，同时NADH被氧化为NAD+。
- 然后NAD+被用于糖酵解合成ATP，如果仍然没有氧气，发酵就会继续进行。因此，乙醇和CO2是发酵过程的废物。
需要注意的是，由于这个反应，在使用酵母菌或某些细菌进行食品加工时，混合物中会有轻微的酒精味（来自乙醇）和气味（来自CO2）。
类似地，在动物（人类等）中，如果没有氧气被带入细胞，丙酮酸必须进入发酵循环。然而，这里有一个区别。
- 在乳酸脱氢酶催化的还原氧化反应下，丙酮酸被还原为乳酸，同时NADH被氧化为NAD+。
需要注意的是，在动物体内，过度劳作的肌肉细胞无法获得足够的氧气来补偿ATP的损失，会产生大量的乳酸作为发酵过程的废物。发酵是多种多样的。发酵有两种类型：同型发酵和异型发酵。同型发酵包括乳酸、乙醇和二氧化碳。然而，异型发酵包括丙酸、乙酸、二氧化碳、氢气、丁酸、丁醇、丙酮、异丙醇和琥珀酸。此外，在乳酸发酵中，有同型乳酸发酵和异型乳酸发酵。异型乳酸发酵细菌缺乏醛缩酶，并且异型发酵途径的第一步来自戊糖磷酸途径。乳酸发酵的一个例子是称为乳酸杆菌的生物体。这种生物体是革兰氏阳性的，它是同型发酵的，它属于厚壁菌门，可以在正常的人类菌群中找到。
有时，细胞呼吸可能无法获得葡萄糖。如果没有这种必需的燃料，细胞呼吸将完全停止，最终导致死亡。因此，必须有备用存储来提供燃料，以防葡萄糖水平不足。当葡萄糖含量低时，身体会使用储存在肝脏和肌肉中的糖原等碳水化合物。当碳水化合物耗尽时，脂肪会作为下一个来源被使用，最后，蛋白质会被使用。当脂肪和蛋白质被使用时，它们必须首先被转化为葡萄糖或其衍生物。脂肪被分解成脂肪酸和甘油。脂肪酸可以通过β氧化转化为乙酰辅酶A。甘油可以转化为糖酵解的中间体。蛋白质被分解成氨基酸。它们被修饰为酮酸，然后转化为克雷布斯循环的各种中间体。
微生物学。Spencer (TA)。微生物学 120 讲座。11/6/12