Αναεροβική αναπνοή

Η λεγόμενη στη Βιολογία αναερόβια ή αναεροβική αναπνοή, (anaerobic respiration) αποτελεί ένα τύπο κυτταρικής αναπνοής που πραγματοποιείται στους αναερόβιους οργανισμούς, κατά την οποία η ενέργεια απελευθερώνεται από τη γλυκόζη ή άλλες τροφές, άνευ παρουσίας οξυγόνου.

Οι χημικές αντιδράσεις της αναερόβιας αναπνοής ακολουθούν δύο στάδια:

• 1ο στάδιο: Γλυκόλυση, όπου η γλυκόζη μετατρέπεται σε 2 μόρια πυροσταφυλικού οξέος στο γενικό κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Οι αντιδράσεις αυτές είναι ίδιες της αεροβικής αναπνοής, πλην όμως στην αναερόβια η απουσία οξυγόνου εμποδίζει την οξείδωση των δύο μορίων περιορισμένης NAD που δημιουργείται μέσω του συστήματος μεταφοράς ηλεκτρονίων (ETS) στα μιτοχόνδρια. Αντ΄ αυτού παράγεται ATP, (τριφωσφορική αδενοσίνη), από την ADP, (διφωσφορική αδενοσίνη), με φωσφορυλίωση επιπέδου υποστρώματος. Έτσι το καθαρό παράγωγο ATP, κατά την εν λόγω αναπνοή, το αποτελούν μόνο 2 μόρια, (4, μείον 2 που χρησιμοποιήθηκαν στην αρχική φωσφορυλίωση).
• 2ο στάδιο: Μετά την παραγωγή των πυροσταφυλικών μπορεί να εμφανιστούν δύο εναλλακτικοί οδοί. Στα μεν φυτά και σε πολλούς μικροοργανισμούς το πυροσταφυλικό οξύ διασπάται σε αιθανόλη μέσω αιθανάλης (ακεταλδεΰδης), με μια αντίδραση που ονομάζεται αλκοολική ζύμωση η οποία και απαιτεί υδρογόνο από το NADH. Στα δε ζώα το πυροσταφυλικό οξύ μεταβάλλεται σε γαλακτικό οξύ με μια διαδικασία που ονομάζεται ζύμωση γαλακτικού οξέος, η οποία επίσης απαιτεί υδρογόνο από το NADH.

Επισημαίνεται ο σπουδαίος ρόλος της NADH και στους δύο τύπους ζυμώσεων του 2ου σταδίου. Επειδή η ποσότητα NAD που βρίσκεται στο κύτταρο είναι περιορισμένη η γλυκόλυση θα σταματούσε γρήγορα αν η αναεροβική αναπνοή σταματούσε στο πυροσταφυλικό οξύ. Συνεχίζοντας όμως προς την αιθανόλη ή το γαλακτικό οξύ, απελευθερώνεται NAD κατά τη ζύμωση για να επέλθει στη γλυκόλυση με συνέπεια να καταστεί δυνατή η συνέχεια του καταβολισμού της γλυκόζης. Η δε απόδοση σε ATP κατά την αναεροβική αναπνοή είναι μικρή και τούτο διότι αφενός μεν δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί το ETS χωρίς οξυγόνο και αφετέρου τα τελικά προϊόντα εξακολουθούν να περιέχουν αρκετά μεγάλα ποσά ενέργειας.
Συνέπεια των παραπάνω είναι ότι τελικά η ελεύθερη ενέργεια που απελευθερώνεται και στη συνέχεια αποθηκεύεται αποτελεί ένα μόνο κλάσμα της ποσότητας που παράγεται κατά τη πλήρη οξείδωση της γλυκόζης.