La respiration anaérobie est une forme de respiration qui n'utilise pas d'oxygène. Des éléments autres que l'oxygène sont utilisés pour le transport des électrons. Les substituts courants de l'oxygène sont les nitrates, le fer, le manganèse, les sulfates, le soufre, l'acide fumarique et le dioxyde de carbone. Escherichia coli utilise les nitrates et l'acide fumarique pour la respiration.
Pour que la chaîne de transport des électrons fonctionne, il doit y avoir un accepteur d'électrons final à la fin de la chaîne. Cela permet aux électrons de passer à travers la chaîne. Dans les organismes aérobies, cet accepteur final d'électrons est l'oxygène. L'oxygène moléculaire est un agent hautement oxydant et constitue donc un excellent accepteur. Dans les anaérobies, on utilise d'autres substances moins oxydantes telles que le sulfate (SO42-), le nitrate (NO3-), le soufre (S). Ces accepteurs d'électrons terminaux ont un potentiel de réduction plus faible que celui de l'O2, de sorte que moins d'énergie est libérée par molécule oxydée. La respiration anaérobie est donc moins efficace que la respiration aérobie sauf, bien sûr, lorsque l'oxygène est rare.
Si l'oxygène n'est pas utilisé du tout, le processus s'appelle la fermentation. Les bactéries lactiques et les levures sont des exemples d'organismes utilisant la fermentation. La levure est un champignon, pas une bactérie.
L'équation pour la respiration anaérobie est la suivante :
