成熟红细胞不仅无细胞核，而且也无线粒体、核蛋白体等细胞器，不能进行核酸和蛋白质的生物合成，也不能进行有氧氧化，不能利用脂肪酸。血糖是其唯一的能源。红细胞摄取葡萄糖属于易化扩散，不依赖胰岛素。成熟红细胞保留的代谢通路主要是葡萄糖的酵解和磷酸戊糖通路以及2.3一二磷酸甘油酸支路(2,3-biphosphoglycerate，2,3-BPG)。通过这些代谢提供能量和还原力(NADH，NADPH)以及一些重要的代谢物(2,3-BPG)，对维持成熟红细胞在循环中约120的生命过程及正常生理功能均有重要作用。
（一）糖酵解
循环血液中的红细胞每天消耗约30g葡萄糖，其中90～95%经糖酵解被利用。一分子葡萄糖经酵解可产生2分子ATP。红细胞中生成的ATP主要用于维持红细胞膜上的离子泵(钠泵、钙泵)，以保持红细胞的离子平衡；维持细胞膜可塑性；谷胱甘肽合成及核苷酸的补救合成等。缺乏ATP则红细胞膜内外离子平衡失调，红细胞内Na+进入多于K+排出、Ca2+进入增多，红细胞因吸入过多水分而膨大成球状甚至破裂。同时由于ATP缺乏，可使红细胞膜可塑性下降，硬度增高，易被脾脏破坏，造成溶血。
红细胞无氧酵解中生成的NADH＋H+是高铁血红蛋白还原酶的辅助因子，此酶催化高铁血红蛋白还原为有载氧功能的血红蛋白。
（二）2,3-二磷酸甘油酸(2,3-BPG)支路 
在糖无氧酵解通路中，1,3-二磷酸甘油酸(1,3-BPG)有15～50%在二磷酸甘油酸变位酶催化下生成2,3-BPG，后者再经2,3-BPG磷酸酶催化生成3-磷酸甘油酸。经此2,3-BPG的侧支循环称2,3-BPG支路(见右图)。
红细胞中2,3-BPG磷酸酶活性远低于BPG变位酶，使2,3-BPG的生成大于分解，因而红细胞中2,3-BPG的浓度处于有机磷酸酯的巅峰，较糖酵解其它中间产物的有机磷酸酯高出数＋甚至数百倍。
2,3-BPG（分子式见下左图）能特异地与去氧血红蛋白(deoxy Hb)结合，2,3-BPG进入血红蛋白α2β2四聚体中心空隙两个β亚基之间，借其分子中所带5个负电荷与两个β亚基的带正带氨基酸残基以盐键及氢键结合，使两个β亚基保持分开的状态，即促使血红蛋白由紧密态向松驰态转换，从而减低血红蛋白对氧的亲和力(见下右图)。
