Die anaerobe Glykolyse ist ein Stoffwechselprozess, bei dem Glukose, ein Zuckermolekül, ohne Sauerstoff abgebaut wird. Wie die aerobe Glykolyse, die Glukose in Gegenwart von Sauerstoff verstoffwechselt, produziert sie Energie für die Zellen. Der Abbau von Glukose ohne Verwendung von Sauerstoff erzeugt jedoch auch Laktat, und wenn der Prozess länger dauert, führt dies in der Regel zu einer Laktatazidose, einer Abnahme des pH-Wertes des Blutes. Sie wird normalerweise gelindert, wenn der normale Sauerstoffgehalt in die Zelle zurückkehrt und die aerobe Glykolyse übernimmt.
Typischerweise tritt anaerobe Glykolyse in Muskelzellen während starker körperlicher Aktivität auf. Wenn der Energiebedarf für eine bestimmte Aktion durch aerobische Maßnahmen nicht ausreichend gedeckt wird, verarbeiten die Muskelzellen Glukose ohne den Einsatz von Sauerstoff, um schnell Energie zu produzieren. Schließlich wird das umliegende Gewebe mit Laktat überflutet und die Muskelaktivität lässt generell nach. Wenn die Laktatkonzentration im Blut ansteigt, wird sie in der Leber mit Hilfe von Sauerstoff langsam wieder in Glukose umgewandelt. Die Umwandlung von Glukose in Laktat und Laktat zurück in Glukose wird als Cori-Zyklus bezeichnet, der in den 1930er und 1940er Jahren von Carl und Gerty Cori beschrieben wurde.
Bestimmte Zellen und Gewebe wandeln Glukose sogar in Gegenwart von Sauerstoff in Laktat um, einschließlich roter Blutkörperchen und Zellen der Netzhaut. Da die frühesten Zellen unter sauerstoffarmen Bedingungen gedeihen mussten, entwickelten sich Stoffwechselwege wie die anaerobe Glykolyse zur Energiegewinnung. Auch Zellen, denen Mitochondrien fehlen, verwenden diesen Prozess typischerweise.
Normalerweise produziert die Glykolyse zwei Moleküle Pyruvat aus einem Glukosemolekül sowie ein Molekül namens NADH. Jedes Pyruvatmolekül wird normalerweise in Acetat umgewandelt und dann im Zitronensäurezyklus zu Kohlendioxid und Wasser verarbeitet, während NADH zu NAD+ oxidiert wird, indem seine Elektronen an ein Sauerstoffmolekül in den Mitochondrien abgegeben werden. NAD+ ist ein erforderlicher Elektronenakzeptor im Prozess der Glykolyse und ohne ihn würde die Glykolyse aufhören.
Unter anaeroben Bedingungen fehlt normalerweise das Sauerstoffmolekül, das zur Aufnahme des Elektrons von NADH benötigt wird, was die Zelle zwingt, einen anderen Elektronenakzeptor zu finden. Das Molekül, das diese Rolle erfüllt, ist typischerweise Laktat, die reduzierte Form von Pyruvat. Ein Enzym namens Laktatdehydrogenase katalysiert die Reaktion, die Pyruvat in Laktat umwandelt. Dabei gibt NADH sein Elektron an Pyruvat ab und wird in NAD+ umgewandelt, das dann für die Glykolyse recycelt wird.