発酵
発酵により、還元型のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)が、内因性の有機電子受容体と反応する。通常、これは解糖系により糖から生成されたピルビン酸である。この反応によって、酸化型のNADと有機生成物が生成される。後者の代表例として、エタノール、乳酸、水素ガス(H2)、二酸化炭素もよく生成する。しかし、発酵によって酪酸やアセトンなど、さらに珍しい化合物が生成することもある。発酵生成物は、酸素を使わなければそれ以上代謝されないため、廃棄物とみなされる。
発酵は通常、嫌気環境で行われる。酸素(O2)が存在する場合、呼吸によって、NADHとピルビン酸がアデノシン三リン酸(ATP)を生成するのに使われる。これは酸化的リン酸化として知られている。これによって解糖系単独よりもはるかに多くのATPが生成される。このため、酸素が利用できる場合は、発酵はほとんど行われない。しかし、出芽酵母(Saccharomyces cerevisiae)などの一部の酵母株は、酸素が豊富にある場合でも、糖が十分に供給される限り、好気呼吸よりも発酵を好むことが知られている(クラブトリー効果(英語版)とも呼ばれる)。発酵プロセスの中には、酸素に耐えられない偏性嫌気性菌が関与するものもある。
ビールやワインなどのアルコール飲料に含まれるエタノールの生産では酵母が発酵を行うが、酵母だけが発酵を行うわけではなく、たとえばキサンタンガムの製造では細菌が発酵を行っている。
エタノール発酵(アルコール発酵とも呼ばれる)では、1分子のグルコースが、2分子のエタノールと2分子の二酸化炭素(CO2)に変換される。これはパン生地を膨らませるのにも使われ、二酸化炭素の作りだす気泡によって生地が泡だって膨張する。エタノールは、ワイン、ビール、リキュールなどのアルコール飲料に含まれる酩酊剤である。サトウキビ、トウモロコシ、テンサイなどの原料の発酵により生産されるエタノールは、バイオマスエタノールとしてガソリンに添加される。金魚や鯉など一部の魚類においては、エタノール発酵は(乳酸発酵とともに)酸素が不足したときのエネルギー供給源となる。
発酵の前に、グルコース分子は2分子のピルビン酸に分解される(解糖という)。この発熱反応からのエネルギーは、無機リン酸を ADP に結合させ、ADP を ATP に、NADをNADHにそれぞれ変換するために使われる。ピルビン酸塩は2分子のアセトアルデヒドに分解され、2分子の二酸化炭素を老廃物として排出する。アセトアルデヒドは、NADHのエネルギーと水素を使ってエタノールに還元され、NADHはNADに酸化され、このサイクルを繰り返すことができる。この反応は、ピルビン酸デカルボキシラーゼとアルコールデヒドロゲナーゼという酵素によって触媒される。
食品および工業的な文脈では、管理された容器内で生物によって行われるあらゆる化学的修飾を「発酵(fermentation)」と呼ぶことがある。次にあげるいくつかの例は、生化学的な意味の発酵には該当しないが、広い意味では発酵と呼ばれるものである。