Praticamente todas as reações celulares endotérmicas obtêm energia a partir do ATP que se forma durante as reações exotérmicas de degradação dos alimentos. O metabolismo energético consiste, em última análise, num conjunto de reações exotérmicas e endotérmicas acopladas e interligadas pelo ATP.
A célula viva realiza constantemente trabalho. A energia para esse trabalho sempre provém de moléculas de ATP que se transformam em ADP + P.
Por sua vez, o ADP, constantemente se “recarrega” em ATP, utilizando a energia liberada por respiração ou pela fermentação.
Contrariamente à respiração, a fermentação independe do oxigênio. Nos dois processos, o combustível utilizado é a glicose (6C). Algumas das moléculas residuais produzidas na fermentação são maiores (2C = álcool etílico -> C2H5OH) do que os resíduos da respiração (1C = CO2).
Na fermentação alcoólica, boa parte da energia química da glicose continua armazenada no álcool (é, aliás, por esse motivo que o álcool é um bom combustível!). No entanto, para a célula que fermenta, o álcool representa um resíduo final, portanto, não aproveitável. Pelo fato de grande parte da energia da glicose não ter sido liberada na fermentação, percebe-se que a respiração libera mais energia do que o processo fermentativo.
A fermentação é a degradação parcial da glicose, na ausência de oxigênio. Nas temperaturas convenientes à manutenção da vida, a glicose é uma molécula que reage com dificuldade. Cada uma das etapas da fermentação é “facilitada” por uma enzima específica; por outro lado, para a glicose começar a reagir, uma certa quantidade de energia de ativação é fornecida por moléculas de ATP.
O esquema mostra, de forma simplificada, as etapas da fermentação lática, fermentação alcoólica e fermentação acética.
Na realidade, as etapas dos processos fermentativos são as mesmas, até chegar ao ácido pirúvico. A partir deste ponto, e dependendo do organismo que fermenta, formam-se como produtos finais ácido acético e CO2 (fermentação acética), álcool etílico e CO2 (fermentação alcoólica) ou ácido lático (fermentação lática).
Este processo pode ser realizado por tecidos de vegetais superiores, por alguns fungos (leveduras) e por algumas espécies de bactérias.
Um organismo fermentador muito utilizado pelo homem é o Saccharomyces cerevisiae (lêvedo de cerveja), que em condições anaeróbicas permite a fabricação de bebidas fermentadas, como vinhos e cervejas. No Brasil, a fermentação do caldo de cana e sua posterior destilação produz aguardentes e álcool etílico, este para uso industrial, farmacêutico e combustível. O álcool etílico é um importante produto final, na produção industrial de bebidas alcoólicas: cerveja, vinho, uísque, rum e gim:
Outra aplicação importante do Saccharomyces, para o homem, se relaciona com a fabricação do pão. Na massa de pão, a farinha é misturada ao fermento "Fleishmann" (contém uma variedade de Saccharomyces) e deixada por algum tempo em ambiente aquecido. O amido acaba sendo transformado em álcool e CO2, ocorrendo no processo "recarregamento" dos ATP das células do fermento (levedura). O CO2 faz "crescer" a massa de pão, formando dentro dela um grande número de alvéolos (câmaras), que se mantém após o cozimento.