Anaerobinė fermentacija yra metodas, kurį ląstelės naudoja energijai iš angliavandenių išgauti, kai supančioje aplinkoje nėra deguonies ar kitų elektronų akceptorių. Tai skiriasi nuo anaerobinio kvėpavimo, kuris nenaudoja deguonies, bet naudoja elektronus priimančias molekules, kurios ateina iš ląstelės išorės. Šis procesas gali sekti glikolizę, kaip kitą gliukozės ir kitų cukrų skaidymo žingsnį, kad susidarytų adenozino trifosfato (ATP) molekulės, kurios sukuria energijos šaltinį ląstelei.
Taikant šį metodą, ląstelė gali regeneruoti nikotinamido adenino dinukleotidą (NAD+) iš redukuotos nikotinamido adenino dinukleotido (NADH) formos – molekulės, reikalingos glikolizei tęsti. Anaerobinė fermentacija priklauso nuo fermentų, kurie prideda fosfatų grupę į atskirą adenozino difosfato (ADP) molekulę, kad susidarytų ATP, o tai reiškia, kad tai yra substrato lygio fosforilinimo forma. Tai prieštarauja oksidaciniam fosforilinimui, kurio metu ATP gamybai naudojama energija iš nustatyto protonų gradiento.
Yra du pagrindiniai anaerobinės fermentacijos tipai: fermentacija etanoliu ir pieno rūgšties fermentacija. Abu atkuria NAD+, kad ląstelė galėtų toliau gaminti ATP per glikolizę. Etanolio fermentacijos metu dvi piruvato molekulės, glikolizės produktai, paverčiamos dviem etanolio molekulėmis ir dviem anglies dioksido molekulėmis. Reakcija yra dviejų pakopų procesas, kurio metu piruvatas pirmiausia paverčiamas acetaldehidu ir anglies dioksidu, veikiant fermentui piruvato dekarboksilazei.
Antrame etape alkoholio dehidrogenazė acetaldehidą paverčia etanoliu. Šis medžiagų apykaitos procesas vyksta tam tikrų tipų bakterijų ląstelėse ir mielių ląstelėse. Dėl to mielės yra populiarios gaminant duoną, alų ir vyną, naudojant anglies dioksidą arba etanolį iš fermentacijos.
Pieno rūgšties fermentacija yra kita anaerobinės fermentacijos forma, kurią raumenų ląstelės dažniausiai naudoja streso metu, kai nėra pakankamai deguonies. Šios ląstelės paverčia dvi piruvato molekules iš glikolizės į dvi L-laktato molekules, naudodamos fermentą laktato dehidrogenazę. Šis procesas žinomas kaip homolaktinė fermentacija, nes dvi piruvato molekulės vyksta tomis pačiomis cheminėmis reakcijomis, o tokia pieno rūgšties fermentacijos forma vyksta gyvūnų raumenų ląstelėse ir raudonuosiuose kraujo kūneliuose.
Heterolaktinės fermentacijos metu piruvato molekulėse vyksta skirtingos cheminės reakcijos. Vienas paverčiamas laktatu, o kitas virsta etanoliu ir anglies dioksidu. Šis procesas vyksta kai kuriose anaerobinių organizmų rūšyse.
Gyvūnams anaerobinės fermentacijos šalutinis produktas laktatas pumpuojamas į kraują, kur jis transportuojamas į kepenis. Procese, vadinamame Cori ciklu, kepenys naudoja savo fermentų rinkinį, kad paverstų laktatą atgal į gliukozę, kur organizmas gali jį perdirbti. Gliukozė paprastai transportuojama atgal į raumenis, kur ji gali būti saugoma kaip glikogenas būsimiems energijos poreikiams.