Oddech beztlenowy odnosi się do enzymatycznego rozpadu cukru na energię przy braku tlenu. Większość komórek w organizmie człowieka może wykonywać oddychanie beztlenowe, przynajmniej przez krótki czas. Jedna cząsteczka glukozy metabolizowana beztlenowo do pirogronianu daje dwie cząsteczki trifosforanu adenozyny (ATP); jest to niska wydajność w porównaniu z oddychaniem tlenowym, w którym wytwarza się 36 cząsteczek ATP dla metabolizowanej cząsteczki glukozy.
W przeciwieństwie do oddychania tlenowego, które wykorzystuje specjalne organelle zwane mitochondriami do syntezy ATP, oddychanie beztlenowe zależy wyłącznie od fosforylacji substratu w cytoplazmie. Podstawową strategią jest przeniesienie bogatej w energię grupy fosforanowej z trójwęglowej pochodnej glukozy do dwufosforanu adenozyny (ADP), w wyniku czego powstaje ATP.
Istnieją dwie specyficzne reakcje fosforylacji w oddychaniu beztlenowym odpowiedzialnym za produkcję ATP. Po pierwsze, kinaza fosfoglicerynianowa przekształca 1,3 bis-fosfoglicerynian w 3-fosfoglicerynian, uzyskując ATP. Po drugie, kinaza pirogronianu usuwa grupę fosforanową z pirogronianu fosfoenolu, przekształcając go w pirogronian i jednocześnie przekształcając ADP w ATP.
W przypadku braku tlenu pirogronian można przekształcić w kwas mlekowy, kwas octowy (ocet) lub etanol. Pierwsze dwa produkty to ślepoty metaboliczne w komórkach ludzkich. Ostatnia ścieżka znajduje się w drożdżach piwnych. Znany również jako fermentacja, jest podstawą produkcji wina i piwa na całym świecie.
