Als er geen zuurstof (O2) aanwezig is, kunnen de hoogenergetische elektronen en waterstofionen (protonen) die door NADH worden gedragen, niet op de gebruikelijke manier door de elektronentransportketen (ETC) worden doorgegeven. Dit komt omdat zuurstof de laatste elektronenacceptor in de ETC is, waardoor de productie van ATP mogelijk is.

Dit is wat er in plaats daarvan gebeurt:

1. Fermentatie:

* Anaërobe ademhaling: Sommige organismen kunnen alternatieve elektronenacceptoren zoals sulfaat, nitraat of ijzer gebruiken in plaats van zuurstof. Dit proces, bekend als anaerobe ademhaling, genereert minder ATP dan aerobe ademhaling, maar maakt nog steeds energieproductie mogelijk.

* Gisting: De meeste organismen, inclusief mensen, nemen hun toevlucht tot fermentatie wanneer zuurstof schaars is. Bij dit proces wordt pyruvaat, een product van glycolyse, als elektronenacceptor gebruikt. Hierdoor wordt NAD+ uit NADH geregenereerd, waardoor de glycolyse een kleine hoeveelheid ATP kan blijven produceren.

2. Verschillende fermentatieroutes:

Er zijn verschillende fermentatieroutes, afhankelijk van het organisme. Veel voorkomende voorbeelden zijn:

* Melkzuurfermentatie: Komt voor in spiercellen tijdens intensieve inspanning en in sommige bacteriën. Pyruvaat wordt omgezet in melkzuur.

* Ethanolfermentatie: Komt voor in gist en sommige bacteriën. Pyruvaat wordt omgezet in ethanol en koolstofdioxide.

Gevolgen van geen zuurstof:

* Verlaagde ATP-productie: Fermentatie produceert veel minder ATP dan aerobe ademhaling.

* Opbouw van bijproducten: Fermentatieroutes genereren bijproducten, zoals melkzuur of ethanol, die zich kunnen ophopen en negatieve effecten kunnen hebben.

* Beperkte groei: Organismen die afhankelijk zijn van fermentatie hebben een beperkt groeipotentieel vanwege de lage ATP-productie.

Samengevat:

Bij afwezigheid van zuurstof kan NADH niet opnieuw worden geoxideerd via de ETC. Cellen nemen hun toevlucht tot fermentatie om NAD+ te regenereren en de glycolyse in stand te houden. Dit leidt tot een aanzienlijk verminderde ATP-productie en accumulatie van bijproducten.