Oksijensiz solunum yapan bakteriler de, oksijenli solunum, fotosentez ve kemosentez olaylarını gerçekleştiren diğer canlılar gibi kendilerine özgü elektron taşıma sistemi ( ETS ) elemanlarına sahiptirler.
Oksijensiz solunum, bazı bakteriler için zorunludur ve bu canlılar oksijen varlığında yaşayamazlar. Bununla birlikte denitrifikasyon olaylarında görev alan organizmalarda fakültatif durum söz konusudur. Bu organizmalar oksijen varlığında kendilerine gerek enerjiyi oksijenli yoldan sağlarken, oksijensiz şartlarda anaerobik solunumu tercih ederler.
O2’nin son elektron alıcısı olarak kullanıldığı reaksiyon dizilerinden elde edilen enerji, aynı bileşiğin farklı bir son elektron alıcısıyla yükseltgenmesinden elde edilen enerjiden çok daha fazladır. Aslında canlılarda oksijenli solunumun yüksek oranda tercih edilerek oksijensiz solunumun mümkün olduğunca dışlanmasının sebebi de budur.
Çok sayıda inorganik kükürt bileşiği oksijensiz solunumda önemli elektron alıcısı olarak görev yapar. Kükürtün en çok yükseltgenmiş hali olan sülfat ( SO4-2 ), zorunlu anaerob bakteriler tarafından indirgenir. Sülfat indirgenmesinin son ürünü olan H2S ( hidrojen sülfür ), bataklıklardan gelen çürük yumurta kokusunun sebebidir.
Sülfat indirgeyen bakteriler, organik besin monomerlerinden kopardıkları elektronları ETS üzerinden aktararak aradaki enerji farkından dolayı ATP sentezlerler. Bir mol glikozun oksijenli solunumda yıkılmasından elde edilen enerji 686 kcal iken, son elektron alıcısının sülfat olduğu oksijensiz solunumda elde edilen enerji 190 kcal civarındadır.
Toprakta ve suda bulunan nitrat ( NO3- ), oksijensiz solunum yapan bakteri ve arkeler tarafından denitrifikasyon denen bir süreçle moleküler azota dönüştürülür. Bu canlılar organik besin monomerlerinden kopardıkları elektronları ETS üzerinden son elektron alıcısı olarak görev yapan nitrata transfer ederler.
Nitrat, elektronları alarak birkaç aşamadan sonra moleküler azota dönüşür. Denitrifikasyon adı verilen süre. Biyosferdeki azot dengesinin sağlanması açısından önemlidir. Nitrat indirgenmesinin ilk basamağında görev alan nitrat redüktaz enziminin sentezi oksijen varlığında baskılanmaktadır.
Bir mol glikozun son elektron alıcısının nitrat olarak görev aldığı oksijensiz solunumda yıkılması ile yaklaşık olarak 649 kcal enerji açığa çıkar.
Oksijensiz solunumun bir diğer çeşidi ise sadece metanojen arkeler tarafından gerçekleştirilebilen ve karbondioksitin hidrojen tarafından indirgenmesi sonucu metan oluşumuyla sonuçlanan süreçtir. Metanojenlerin otçul memelilerin sindirim kanallarında ürettikleri metan gazı hayvanların geğirmeleri ile dışarı atılır.