Die Milchsäuregärung findet unter anaeroben Bedingungen statt. Während der Milchsäuregärung in Zellen wird das während der Glykolyse produzierte Pyruvat durch Oxidation eines Elektronenträgers in Milchsäure umgewandelt.
Während der Zellatmung spalten Glykolysereaktionen Glukose, ein Molekül mit sechs Kohlenstoffen, in zwei Moleküle Pyruvat, ein Molekül mit drei Kohlenstoffen, auf. Die Glykolyse reduziert auch den Elektronenträger NAD+ (Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid) zu NADH. Unter normalen Umständen werden die Pyruvatmoleküle durch den Zitronensäurezyklus und die NADH-Moleküle durch den Elektronenkettentransport geschickt, um zurück zu NAD+ oxidiert zu werden, das dann recycelt und in einer neuen Glykolysereaktion verwendet wird. Das Ziel des gesamten Prozesses der Zellatmung besteht darin, Moleküle von ATP (Adenosintriphosphat) zu produzieren, die die Energiewährung der Zelle ist.
Wenn jedoch nicht genügend Sauerstoff in der Zelle vorhanden ist, kann das Pyruvat nicht in den Zitronensäurezyklus eintreten und das NADH kann nicht an die Elektronentransportkette gesendet werden. Normalerweise treten solche Zustände in Zeiten intensiver körperlicher Aktivität auf, wenn die Sauerstoffversorgung des Muskelgewebes nicht den tatsächlichen Anforderungen des Gewebes entspricht. In solchen Fällen wird das Pyruvat durch ein Enzym namens Laktatdehydrogenase zu Milchsäure fermentiert. Die Reduktionsreaktion, die Pyruvat in Milchsäure umwandelt, oxidiert wiederum das NADH zu NAD+, das wieder in den Glykolysezyklus eintritt. Dieser Prozess, der unter anaeroben Bedingungen stattfindet, wird Milchsäuregärung genannt.
