Respiration anaérobie
La première étape de la respiration cellulaire dans toutes les cellules vivantes est la glycolyse, qui peut avoir lieu sans la présence d’oxygène moléculaire. Si l’oxygène est présent dans la cellule, celle-ci peut ensuite profiter de la respiration aérobie via le cycle TCA pour produire beaucoup plus d’énergie utilisable sous forme d’ATP que n’importe quelle voie anaérobie. Néanmoins, les voies anaérobies sont importantes et constituent la seule source d’ATP pour de nombreuses bactéries anaérobies. Les cellules eucaryotes ont également recours aux voies anaérobies lorsque leur approvisionnement en oxygène est faible. Par exemple, lorsque les cellules musculaires travaillent très dur et épuisent leur approvisionnement en oxygène, elles utilisent la voie anaérobie vers l’acide lactique pour continuer à fournir de l’ATP pour la fonction cellulaire.
La glycolyse elle-même donne deux molécules d’ATP, elle est donc la première étape de la respiration anaérobie. Le pyruvate, produit de la glycolyse, peut être utilisé dans la fermentation pour produire de l’éthanol et du NAD+ ou pour la production de lactate et de NAD+. La production de NAD+ est cruciale car la glycolyse en a besoin et s’arrêterait lorsque sa réserve serait épuisée, entraînant la mort cellulaire. Un schéma général des étapes de l’anaérobie est présenté ci-dessous. Il suit l’organisation de Karp.
La respiration anaérobie (à la fois la glycolyse et la fermentation) a lieu dans la partie fluide du cytoplasme alors que l’essentiel du rendement énergétique de la respiration aérobie a lieu dans les mitochondries. La respiration anaérobie laisse une grande quantité d’énergie dans les molécules d’éthanol ou de lactate que les cellules musculaires ne peuvent pas utiliser et doivent excréter. Une partie du lactate atteindra le foie par la circulation sanguine et pourra être reconvertie en glucose par le cycle de Cori. L’éthanol peut être métabolisé par le foie, mais il est un mauvais précurseur de la néoglucogenèse et peut entraîner une hypoglycémie.