La plupart des organismes eucaryotes ont besoin d’oxygène pour survivre et fonctionner adéquatement. Ces organismes produisent de grandes quantités d’énergie pendant la respiration aérobie en métabolisant le glucose et l’oxygène en dioxyde de carbone et en eau. Cependant, la plupart des eucaryotes peuvent générer un peu d’énergie en l’absence d’oxygène par le métabolisme anaérobie.

La respiration aérobie se déroule par le biais d’une série de réactions d’oxydation-réduction qui se terminent lorsque l’oxygène — l’accepteur d’électrons final — est réduit en eau. En l’absence d’oxygène, cette réaction ne peut pas se poursuivre. Au lieu de cela, les cellules régénèrent le NADH produit pendant la glycolyse en utilisant une molécule organique, telle que le pyruvate, comme accepteur d’électrons final. Le processus qui utilise une molécule organique pour régénérer NAD⁺ à partir de NADH s’appelle la fermentation.

Il existe deux types de fermentation basés sur les produits finaux de la réaction : 1) la fermentation en acide lactique et 2) la fermentation en alcool. Chez les mammifères, la fermentation en acide lactique a lieu dans les globules rouges qui ne peuvent pas respirer de façon aérobie en raison du manque de mitochondries, ainsi que dans les muscles squelettiques pendant l’exercice intense. Elle se produit également dans certaines bactéries, comme celles qu’on trouve dans le yogourt. Dans cette réaction, le pyruvate et le NADH sont transformés en acide lactique et en NAD⁺.

La fermentation en alcool est un processus en deux étapes. Dans la première étape, le pyruvate est transformé en dioxyde de carbone et en acétaldéhyde. Dans la seconde étape, l’acétaldéhyde agit comme un accepteur d’électrons et il est réduit en éthanol avec la transformation concomitante de NADH en NAD⁺. Dans l’ensemble, la fermentation alcoolique transforme le pyruvate et le NADH en éthanol, en dioxyde de carbone et en NAD⁺. Les levures utilisent la fermentation alcoolique pour transformer les sucres en dioxyde de carbone et en éthanol. Ce procédé est exploité pour produire des boissons alcoolisées telles que la bière et le vin.