Dalam biologi, respirasi anaerobik adalah proses metabolisme di mana sel menghasilkan energi kimia tanpa menggunakan oksigen. Ini adalah jenis respirasi seluler, bagian penting dari metabolisme dan sumber dari semua pertumbuhan, reproduksi, dan perbaikan yang terjadi di dalam sel. Glikolisis, yang mengubah gula menjadi molekul energi, adalah jenis utama jalur anaerobik yang ditemukan di sebagian besar organisme. Metabolisme anaerobik memfasilitasi pertukaran kimia penting antara organisme dan lingkungan, seperti siklus nitrogen.
Semua organisme hidup menggunakan energi untuk menggerakkan pertumbuhan dan reproduksi mereka. Respirasi sel adalah jenis metabolisme sel yang mengekstrak energi biokimia dari berbagai bahan kimia nutrisi dan mengubahnya menjadi ATP, molekul transfer energi universal. Respirasi anaerob adalah jenis respirasi seluler yang terjadi pada sel yang tidak menggunakan molekul oksigen dalam metabolismenya. Jalur kimia utama dari respirasi anaerobik – selain dari bakteri pemakan logam yang ekstrim – adalah glikolisis, yang membagi molekul glukosa gula sederhana menjadi dua molekul asam piruvat, menghasilkan dua molekul ATP dalam prosesnya.
Respirasi aerobik – menggunakan oksigen – lebih umum daripada anaerobik di sebagian besar organisme tingkat tinggi, yang secara efisien mengandalkan oksigen untuk respirasi. Ini menghasilkan lebih banyak ATP — 38 molekul — daripada glikolisis, yang hanya menghasilkan dua. Namun, pada periode paling awal evolusi kehidupan di bumi, tidak ada cukup oksigen di atmosfer untuk metabolisme sel, sehingga mereka mengandalkan berbagai molekul lain untuk menghasilkan energi secara anaerobik. Organisme primitif, termasuk bakteri dan makhluk hidup tertua yang hidup di sumber air panas dan di dasar laut, masih mengandalkan ini; banyak dari mereka akan mati jika terkena oksigen.
Manusia dan hewan lain menggunakan respirasi aerobik dan anaerobik. Yang terakhir ini penting selama ledakan singkat aktivitas otot, yang menggerakkan gerakan menggunakan glikolisis dan menghasilkan asam laktat. Jika asam ini menumpuk, nyeri otot dan kram terjadi. Beberapa ragi menggabungkan jenis khusus respirasi anaerobik — fermentasi — ke dalam metabolismenya. Fermentasi mencerna gula dan menghasilkan etil alkohol dan beberapa gas sebagai produk sampingan; inilah alasan mengapa roti mengembang, karena proses biokimia dalam ragi mengubah reaksi kimia dalam adonan.
Pertukaran unsur nitrogen, belerang, dan karbon di permukaan bumi dan di atmosfer dimoderasi oleh respirasi anaerobik. Misalnya, protein dan senyawa biologis penting lainnya mengandung banyak nitrogen, yang dilepaskan kembali ke atmosfer oleh metabolisme bakteri anaerob. Ketika beberapa bakteri memetabolisme bahan bakar tanpa oksigen, mereka juga melepaskan gas metana. Sementara fungsi ini berguna dalam mikrobiologi dan industri perminyakan, kelebihan produksi metana menjadi masalah karena gas rumah kaca sama banyaknya dengan karbon dioksida, terkait dengan perubahan iklim.