Anaërobe ademhaling
De eerste stap in de cellulaire ademhaling in alle levende cellen is de glycolyse, die kan plaatsvinden zonder de aanwezigheid van moleculaire zuurstof. Als er zuurstof in de cel aanwezig is, kan de cel vervolgens profiteren van aërobe ademhaling via de TCA-cyclus om veel meer bruikbare energie in de vorm van ATP te produceren dan welke anaërobe route dan ook. Niettemin zijn de anaërobe routes belangrijk en vormen zij de enige bron van ATP voor veel anaërobe bacteriën. Eukaryote cellen nemen ook hun toevlucht tot anaërobe routes als hun zuurstofvoorraad laag is. Wanneer spiercellen bijvoorbeeld zeer hard werken en hun zuurstoftoevoer uitgeput raakt, gebruiken zij de anaerobe weg naar melkzuur om ATP te blijven leveren voor de celfunctie.
Glycolyse zelf levert twee ATP-moleculen op, dus het is de eerste stap van anaërobe ademhaling. Pyruvaat, het product van de glycolyse, kan in de fermentatie worden gebruikt voor de productie van ethanol en NAD+ of voor de productie van lactaat en NAD+. De productie van NAD+ is van cruciaal belang omdat de glycolyse dit nodig heeft en zou ophouden wanneer de voorraad uitgeput is, wat zou leiden tot celdood. Een algemene schets van de anaërobe stappen is hieronder weergegeven. Het volgt Karp’s organisatie.
Anaërobe ademhaling (zowel glycolyse als gisting) vindt plaats in het vloeibare gedeelte van het cytoplasma, terwijl het grootste deel van de energieopbrengst van aërobe ademhaling in de mitochondriën plaatsvindt. Bij de anaërobe ademhaling blijft er veel energie over in de vorm van ethanol- of lactaatmoleculen die de spiercellen niet kunnen gebruiken en moeten uitscheiden. Een deel van het lactaat komt via de bloedbaan in de lever terecht en kan via de Cori-cyclus weer worden omgezet in glucose. Het ethanol kan door de lever worden gemetaboliseerd, maar is een slechte precursor voor gluconeogenese en kan tot hypoglykemie leiden.