Setelah berolahraga atau mengerjakan suatu pekerjaan berat, napas Anda menjadi terengah-engah karena suplai oksigen yang masuk tubuh menjadi berkurang. Tubuh mengatasi keadaan ini dengan memperpendek jalur pembentukan energi melalui proses respirasi anaerob. Cara ini ditempuh agar tubuh tidak kekurangan pasokan energi ketika melakukan suatu aktivitas berat. Respirasi anaerob dikenal juga dengan istilah fermentasi.
Respirasi anaerob:
C6H12O6 → 2 C2 H5OH + 2 CO2 + 28 kkal + 2 ATP
Respirasi anaerob terjadi bila tidak ada oksigen. Perlu diingat, bahwa dalam respirasiaerob oksigen berperan sebagai penerima elektron terakhir. Bila peran oksigen digantikan oleh zat lain, terjadilah respirasi anaerob. Organelaorganela dan reaksi-reaksi yang terlibat dalam proses respirasi aerob sama dengan respirasi anaerob. Adapun zat lain yang dapat menggantikan peran oksigen antara lain NO3 dan SO4. Sejauh ini baru diketahui bahwa yang dapat menggunakan zat pengganti oksigen merupakan golongan mikroorganisme. Dengan demikian, organisme tingkat tinggi tidak dapat melakukan respirasi anaerob. Bagaimana organisme tingkat tinggi mengubah energi potensial kimia menjadi energi kinetik jika tidak ada oksigen? Apabila tidak tersedia oksigen, organisme tingkat tinggi mengubah energi potensial kimia menjadi energi kinetik melalui proses fermentasi.
Pada kebanyakan tumbuhan dan hewan, respirasi yang berlangsung adalah respirasi aerob, namun demikian dapat saja terjadi respirasi aerob terhambat karena sesuatu hal, maka hewan dan tumbuhan tersebut melangsungkan proses fermentasi yaitu proses pembebasan energi tanpa adanya oksigen, yang disebut respirasi anaerob.
Respirasi anaerob merupakan reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energi tanpa menggunakan oksigen. Perlu Anda ketahui sel jamur dan bakteri dapat melakukan respirasi anorganik. Demikian juga apabila kita melakukan konstraksi otot terlalu kuat misalnya berlari-lari, maka sel-sel jaringan otot kita juga melakukan respirasi anaerob. Pada keadaan oksigen yang tidak mencukupi untuk respirasi maka terjadi penimbunan asam laktat di dalam sel dan akan menimbulkan kelelahan. Proses penguraian pada respirasi anaerob disebut fermentasi. Dari hasil akhir fermentasi, jenis fermentasi dibedakan menjadi fermentasi asam laktat/asam susu, dan fermentasi alkohol. Pada respirasi anaerob, jalur yang ditempuh meliputi:
a. Lintasan glikolisis.
b. Pembentukan alkohol (fermentasi alkohol) atau pembentukan asam laktat (fermentasi asam laktat).
c. Akseptor elektron terakhir bukan oksigen, tetapi molekul alkohol dan atau asam laktat.
d. Energi dihasilkan hanya 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.
B. Jenis-Jenis Permentasi
1) Fermentasi Asam Laktat
Fermentasi asam laktat adalah fermentasi glukosa yang menghasilkan asam laktat. Fermentasi asam laktat dimulai dengan glikolisis yang menghasilkan asam piruvat, kemudian berlanjut dengan perubahan asam piruvat menjadi asam laktat. Pada fermentasi asam laktat, asam piruvat bereaksi secara langsung dengan NADH membentuk asam laktat. Fermentasi asam laktat dapat berlangsung ketika pembentukan keju dan yoghurt. Pada sel otot manusia yang bersifat fakultatif anaerob, terbentuk ATP dari fermentasi asam laktat jika kondisi kandungan oksigen sangat sedikit. Pada pembentukan ATP yang berlangsung secara aerob, oksigennya berasal dari darah. Sel mengadakan perubahan dari respirasi aerob menjadi fermentasi. Hasil fermentasi berupa asam laktat akan terakumulasi dalam otot sehingga otot menjadi kejang. Asam laktat dari darah akan diangkut ke dalam hati yang kemudian diubah kembali menjadi asam piruvat secara aerob. Fermentasi pada sel otot terjadi jika kandungan O2 rendah dan kondisi dapat pulih kembali setelah berhenti melakukan olahraga. Proses fermentasi asam laktat merupakan suatu pemborosan karena sebagian besar energi bebas masih berada dalam 2 molekul asam laktat (± 639 kkal dari 686 kkal yang terkandung di dalam 1 molekul glukosa).
2) Fermentasi alkohol
Setiap reaksi dalam metabolisme memerlukan bahan baku sebagi substrat awal. Nah, seperti telah disebutkan sebelumnya bahwa glikolisis dapat menggunakan bahan seperti karbohidrat, baik kompleks (maltosa) maupun sederhana (glukosa). Demikian juga pada fermentasi alkohol maupun asam laktat. Pada fermentasi alkohol, piruvat hasil glikolisis akan mengalami dekarboksilasi (melepas CO2) sehingga membentuk asetaldehid. Anda tentu masih mengingat bahwa glikolisis memerlukan NAD untuk diubah menjadi NADH, bukan? Nah, pada fermentasi alkohol ini, NADH yang dihasilkan tersebut digunakan untuk mereduksi asetaldehid menjadi etanol. Oleh karena itu, asetaldehid merupakan senyawa organik sebagai penerima hidrogen terakhir pada fermentasi alkohol. Beberapa organisme bersel satu yang berperan dalam fermentasi alkohol adalah ragi (khamir) dan bakteri. Saccharomyces cereviceae merupakan khamir yang berperan dalam pembuatan tape. Alkohol merupakan hasil fermentasi larutan gula oleh khamir. Untuk mengetahui ada tidaknya aktivitas fermentasi alkohol pada bahan, dapat dilihat berdasarkan gas CO2 yang dihasilkan (dilihat dari ada tidaknya gelembung udara) dan ada tidaknya alkohol yang dihasilkan (dapat dicium bau alkoholnya). Tingkat efisiensi fermentasi jauh lebih rendah dibandingkan tingkat efisiensi respirasi.
3) Fermentasi Asam Cuka
Fermentasi asam cuka merupakan fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob.Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (Acetobacter aceti) dengan substrat etanol. Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.