Trong môi trường có ôxi phân tử, một số vi sinh vật tiến hành hô hấp hiếu khí. Còn khi môi trường không có ôxi phân tử, thì vi sinh vật tiến hành lên men hoặc hô hấp kị khí.
1. Hô hấp
Hô hấp là một hình thức hóa dị dưỡng các hợp chất cacbohiđrat.
a) Hô hấp hiếu khí
Hô hấp hiếu khí là quá trình ôxi hóa các phân tử hữu cơ, mà chất nhận electron cuối cùng là ôxi phân tử ở vi sinh vật nhân thực, chuỗi chuyền êlectron ở màng trong ti thể, còn ở vi sinh vật nhân sơ diễn ra ngay trên màng sinh chất.
Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân giải đường là CO2 và H2O. Ở vi khuẩn, khi phân giải một phân tử glucôzơ tế bào tích lũy được 38 ATP, tức là chiếm 40% năng lượng của phân tử glucôzơ. Có một số vi sinh vật hiếu khí, khi môi trường thiếu một số nguyên tố vi lượng làm rối loạn trao đổi chất ờ giai đoạn kế tiếp với chu trình Crep. Như vậy, loại vi sinh vật này thực hiện hô hấp không hoàn toàn.
b) Hô hấp kị khí
Hô hấp kị khí là quá trình phân giải cacbohiđrat để thu năng lượng cho tế bào, chất nhận êlectron cuối cùng của chuỗi chuyền electron là một phân tử vô cơ không phải là ôxi phân tử. Ví dụ chất nhận electron cuối cùng là NO3- trong hô hấp nitrat, là SO42- trong hô hấp sunphat.
2. Lên men
Lên men là quá trình chuyển hóa kị khí diễn ra trong tế bào chất, trong đó, chất cho electron và chất nhận êlectron là các phân tử hữu cơ, ví dụ : lên men rượu, lên men lactic ...