Der mikrobielle Abbau von Kohlenhydraten erfolgt unter anaeroben (sauerstofffreien) Bedingungen über den Prozess der Gärung. Mikroorganismen benötigen für Zellerhaltung und Zellteilung laufend neue Energie. Durch die Verwertung von Sacchariden (Kohlenhydrate) kann der universelle Energieträger ATP über unterschiedliche Reaktionen gewonnen werden. Hat die Zelle genügend Sauerstoffmoleküle in ihrer Umgebung, laufen mit dem Citratzyklus und der Atmungskette zwei effektive Prozesse ab. Fehlt es allerdings an Sauerstoff, bleibt die Energiegewinnung über jene Abläufe der Zelle verwehrt. Mittels Gärung kann dennoch ATP erzeugt werden.

Seit 8.000 Jahren macht der Mensch sich die Abbauvorgänge von Hefen zu Nutze. Bier und Wein sind letztlich das Produkt von vergorenen Kohlenhydraten wie Gerste, Weizen, oder (im Fall von Wein) Trauben. Bei dem Gärprozess entsteht als Nebenprodukt Ethanol, besser bekannt als Alkohol. Für die Hefen stellt das Ethanol jedoch nur ein Stoffwechselendprodukt dar, d.h., für den eigenen Metabolismus ist es nutzlos, weshalb die Hefezellen es nach Außen hin abgeben.
Ferner wirkt Ethanol auch als Zellgift. Ab einer Konzentration von ca. 20% sterben die Hefezellen ab, daher können hochprozentige alkoholische Getränke nur durch zusätzliche Destillation gewonnen werden.

Für die Zellen hat die Gewinnung von Energie unter aneroben Bedingungen weitreichende Folgen. Aus einem Glucosemolekül entstehen lediglich 2 ATP-Moleküle. Zum Vergleich: Bei der aeroben Atmung entstehen 38 ATP. Die Hefezellen verlangsamen in einer sauerstofffreien Umgebung zwangsläufig ihre Vermehrung.

Der Ablauf der alkoholischen Gärung ist im Detail äußerst komplex und allenfalls im Rahmen eines Studiums von Relevanz. In der Schule reicht in den meisten Fällen ersteinmal diese vereinfachte Formel aus:

C₆H₁₂O₆ 2 C₂H₅OH + 2 CO₂ + 2 H₂O
Glucose Ethanol + Kohlenstoffdioxid + Wasser

Im Detail passiert folgendes:
1. Im Verlauf der Glykolyse wird das Kohlenhydratmolekül, in diesem Falle Glucose, in zwei Pyruvate (Brenztraubensäure) gespalten. Dieser Schritt verläuft in insgesamt zehn Teilschritten (siehe im Artikel für Glykolyse) und ist aus obiger Formel nicht zu entnehmen. Währenddessen entstehen auch die 2 ATP.
2. Durch Decarboxylierung kommt es zur Abspaltung des Kohlenstoffdioxid (CO₂) aus den Pyruvaten.
3. Das hochgiftige Ethanal (Acetaldehyd) entsteht, wird aber sofort weiter zu Ethanol reduziert

Möglich ist auch die Formel um Adenosindiphosphat (ADP), Phosphat (P_i) und Adenosintriphosphat (ATP) zu erweitern. Die Formal sieht zwar nun weitaus komplizierter aus, stellt aber immer noch die gleiche wie oben dar!

C₆H₁₂O₆ + 2 ADP + 2 P_i 2 C₂H₅OH + 2 CO₂ + 2 H₂O + 2 ATP