糖的无氧氧化是指体内组织细胞在缺氧情况下，细胞质中的葡萄糖分解生成乳酸和少量ATP的过程。由于Embden、Meyerhof和Parnas对该途径研究的突出贡献，故又称为EMP途径。这一途径与酵母菌生醇发酵的过程相似，因而又称为糖酵解（glycolysis）。糖酵解的反应过程可分为两个阶段：糖酵解途径（glycolytic pathway）和乳酸生成。

这一阶段由葡萄糖分解成丙酮酸，并释放能量合成ATP。

葡萄糖在己糖激酶（hexokinase，HK）催化下，将ATP的磷酸基团转移到葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖（glucose-6-phosphate，G-6-P），该反应不可逆，是糖酵解的第一个限速步骤。由于6-磷酸葡萄糖带有负电荷，很难再经GLUT转运出细胞，从而避免了因细胞内出现过多的葡萄糖而影响葡萄糖继续转运入细胞内。

己糖激酶是糖酵解途径的第一个关键酶，现已发现有4种同工酶，其中 Ⅰ～Ⅲ型HK对葡萄糖亲和力高（K _m值为0.1mmol/L），受其产物6-磷酸葡萄糖的反馈抑制，主要存在脑、肌肉和红细胞等多种组织器官中；Ⅳ型通常称为葡萄糖激酶（glucokinase，GK），只存在于肝脏和胰腺β细胞中，它对葡萄糖的亲和力较低（K _m值为10～20mmol/L），但不受6-磷酸葡萄糖的反馈抑制，而受激素调控。葡萄糖激酶在肝脏维持血糖水平方面起着重要作用。

G-6-P在磷酸己糖异构酶（phosphohexose isomerase）催化下，己醛糖异构成己酮糖，生成6-磷酸果糖（fructose-6-phosphate，F-6-P）。此反应可逆，需要Mg ²⁺。

F-6-P由6-磷酸果糖激酶-1（6-phosphofructokinase-1，PFK-1）催化，生成1，6-二磷酸果糖（fructose-1，6-biphosphate，F-1，6-BP）。此磷酸化反应由ATP提供能量和磷酸基团，需Mg ²⁺参加，反应不可逆，是糖酵解的第二个限速步骤，产物F-1，6-BP可正反馈激活PFK-1。

1，6-二磷酸果糖被醛缩酶（aldolase）催化，裂解成两个磷酸丙糖分子：磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛。此反应可逆，其逆反应是一个醛缩反应，故催化此反应的酶称为醛缩酶或醇醛缩合酶。

磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛互为同分异构体，可在磷酸丙糖异构酶（triose-phosphate isomerase）的催化下互相转变。

在NAD ⁺及H ₃PO ₄存在下，3-磷酸甘油醛脱氢酶（glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase，GAPDH）催化3-磷酸甘油醛的醛基氧化为羧基以及羧基的磷酸化。3-磷酸甘油醛脱氢氧化，使分子内部电子云重排，能量集中于羧酸与磷酸构成的混合酸酐内，生成含有一个高能磷酸键的1，3-二磷酸甘油酸。

在Mg ²⁺存在下，3-磷酸甘油酸激酶（3-phosphoglycerate kinase）催化1，3-二磷酸甘油酸将其分子内的高能磷酸基团转移给ADP，生成3-磷酸甘油酸和ATP。此反应是糖酵解途径中第一次生成ATP的反应。这种ADP（或GDP）的磷酸化作用与底物的脱氢或脱水作用相耦联直接生成ATP（或GTP）的反应过程称为底物水平磷酸化。

3-磷酸甘油酸在磷酸甘油酸变位酶（phosphoglycerate mutase）的催化下转变为2-磷酸甘油酸。此反应可逆，需要Mg ²⁺。

由烯醇化酶（enolase）催化，生成磷酸烯醇式丙酮酸（phosphoenolpyruvate，PEP）。2-磷酸甘油酸在脱水过程中分子内部电子云重排，能量重新分布，集中于C ₂位的磷酸酯键上生成具有高能键的磷酸烯醇式丙酮酸。此反应可逆，需Mg ²⁺ 或Mn ²⁺参加。

该反应由丙酮酸激酶（pyruvate kinase，PK）催化，需要Mg ²⁺及K ⁺激活。磷酸烯醇式丙酮酸的高能磷酸键转给ADP而生成ATP和烯醇式丙酮酸。烯醇式丙酮酸不稳定，经分子重排转变为丙酮酸。这是糖酵解途径中第二次底物水平磷酸化反应。PEP释放的能量除使ADP磷酸化生成ATP外，还有大量的自由能以热能的形式释放，故在生理条件下此步反应是不可逆的，这是糖酵解途径中的第3个限速步骤。

乳酸脱氢酶（LDH）催化丙酮酸还原为乳酸。糖酵解途径中3-磷酸甘油醛脱氢时，氢原子由NAD ⁺接受而生成NADH+H ⁺。在缺氧情况下，这对氢原子用以使丙酮酸还原生成乳酸，同时NADH+H ⁺则重新转变为NAD ⁺，使糖酵解得以不断进行；当供氧充足时，胞质中生成的NADH+H ⁺则可进入线粒体，其携带的氢经电子传递链（呼吸链）最终传递给氧生成水，同时产生ATP。糖酵解的全部反应过程见图4-1。

此过程的所有酶均分布于胞质中，其中己糖激酶、磷酸果糖激酶-1和丙酮酸激酶是糖酵解的关键酶。糖酵解的最终产物是乳酸和少量能量，1mol葡萄糖通过糖酵解可生成2mol ATP；若从糖原开始，1mol葡萄糖单位则可生成3mol ATP。

糖酵解过程中，多数反应是可逆的，但6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶和己糖激酶（葡萄糖激酶）催化的反应基本上是不可逆的。它们是糖酵解途径的3个调节点，分别受变构调节和激素的调节。

6-磷酸果糖激酶-1被认为是调节糖酵解流量最重要的酶。该酶是四聚体，受多种变构效应剂的影响（图4-2）。①ATP是该酶的底物，但高浓度的ATP又是该酶的变构抑制剂。6-磷酸果糖激酶-1有两个ATP结合位点：一个在酶的活性中心，与ATP亲和力高；另一个ATP结合位点在调节亚基上，对ATP的亲和力低，并可被ADP结合。当细胞内ATP浓度高时，ATP结合调节亚基，抑制该酶活性；当细胞内ATP浓度低时，ADP相对升高，调节亚基不能有效结合ATP，从而解除对该酶的抑制，同时ATP进入催化部位，促进1，6-二磷酸果糖生成，加快糖酵解过程。②柠檬酸是6-磷酸果糖激酶-1的另一个变构抑制剂。③AMP、ADP、1，6-二磷酸果糖和2，6-二磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶-1的变构激活剂。AMP可以与ATP竞争变构结合部位，抵消ATP的抑制作用。2，6-二磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶-1最强的变构激活剂，与AMP一起消除ATP、柠檬酸的抑制作用。

磷酸果糖激酶2（phosphofructokinase-2，PFK-2）催化6-磷酸果糖C2位上的羟基磷酸化生成2，6-二磷酸果糖（F-2，6-BP）。2，6-二磷酸果糖是PFK-1最强的变构激活剂，同时又是F-1，6-BP水解酶——果糖二磷酸酶-1的变构抑制剂，在糖酵解的调控上有重要作用。PFK-2是一种双重功能酶，同时具有磷酸果糖激酶-2与果糖二磷酸酶-2（FBPase2）的活性，这个酶被磷酸化后，磷酸果糖激酶-2的催化活性下降而果糖二磷酸酶-2的催化活性上升，促进F-2，6-BP脱磷酸生成F-6-P，使F-2，6-BP在细胞中的水平下降，减弱糖酵解途径。

丙酮酸激酶是糖酵解途径的第二个重要的调节点。1，6-二磷酸果糖是丙酮酸激酶的变构激活剂，ATP则有抑制该酶的作用。肝内的L型丙酮酸激酶受丙氨酸的变构抑制作用。丙酮酸激酶还受磷酸化/去磷酸化反应的调节，依赖cAMP的蛋白激酶和依赖Ca ²⁺/钙调蛋白的蛋白激酶均可使其磷酸化而失活。

己糖激酶受其反应产物6-磷酸葡萄糖的反馈抑制，但葡萄糖激酶分子内没有6-磷酸葡萄糖的变构结合部位，故不受6-磷酸葡萄糖的影响。肝脏分解葡萄糖，除满足自给外，产生的大量乙酰辅酶A可用于合成脂肪酸，最终可将葡萄糖转变成脂肪储存。因而葡萄糖激酶这一调控活性特点与肝脏具有旺盛的脂肪酸合成能力相适应。长链脂酰CoA对其有变构抑制作用，这对于在饥饿时减少肝和其他组织摄取葡萄糖有一定意义。

此外，胰岛素能诱导体内葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶的合成，提高这些酶的活性。激素调节作用比对关键酶的变构或修饰调节慢，但作用比较持久。

人体可吸收利用的单糖除了葡萄糖以外，还有果糖和半乳糖等单糖，它们均可以通过转变，最终进入糖酵解途径进行分解。因此，糖酵解是生物体内糖分解代谢的普遍途径。虽然每分子葡萄糖经过糖酵解分解释放的能量只占其总能量的6.9%，只能净产生2分子ATP，但糖酵解过程有着重要的生理意义。

糖酵解为机体迅速提供能量，这对肌肉组织快速、爆发运动尤为重要。大多数骨骼肌含有红纤维和白纤维两种纤维，含白纤维的骨骼肌称白肌，含红纤维的骨骼肌称红肌。白肌含有的线粒体较少，白纤维的收缩速度很快，主要从糖的无氧酵解获得能量，因此只能做短时间的、高速度的运动；红肌富含线粒体，红纤维收缩较慢，主要通过有氧氧化获得能量，维持持久的运动。肌肉组织中ATP含量甚微，1g新鲜组织仅含5～7µmol ATP，肌肉剧烈收缩几秒钟就可全部耗尽。由于葡萄糖进行有氧氧化的过程比糖酵解长得多，不能及时满足生理需要，因此此时即使不缺乏氧，肌肉组织也需通过糖酵解迅速获得ATP。

成熟红细胞缺乏线粒体，所需的能量完全依靠糖酵解供应。视网膜、肾髓质、皮肤、睾丸等，即便在有氧条件下，也主要依靠糖酵解供能。此外，胎儿期神经组织、白细胞、骨髓等组织细胞代谢极为活跃，即使不缺氧，也常由糖酵解提供部分能量。

在一些病理情况下（如严重贫血、大量失血、呼吸障碍、循环衰竭等），因供氧不足而使糖酵解加强，甚至可因糖酵解过度致使体内乳酸堆积过多而发生乳酸性酸中毒。

此外，糖酵解途径可为其他代谢途径提供中间产物（提供碳骨架），如6-磷酸葡萄糖是磷酸戊糖途径的底物；磷酸二羟丙酮和α-磷酸甘油是合成脂肪的原料；丙酮酸可用于体内合成丙氨酸。