При ПК-дефекте наступает ряд изменений в углеводном обмене, снижается гликолиз, накапливаются метаболиты, находящиеся выше ПК-реакции (глюкозо-6-фосфат, ингибирующий гексокиназу, 3-фосфоглицерат, ингибирующий 2,3-дифосфоглицератфосфатазу; на последнем месте фосфоэнольпируват), одновременно снижается количество лактата. Тонкий биохимизм пока не полностью выяснен. Вероятно, селезенка также играет известную роль, так как спленэктомия дает определенное улучшение — увеличение ретикулоцитов. Гемоглобин, однако, после спленэктомии увеличивается незначительно. Удаление бассейна селезенки дает возможность ретикулоцитам дольше участвовать в кислородном транспорте. Однако при их созревании выпадает цикл Кребса и положение отдельного эритроцита ухудшается. Пируваткиназа является термолабильным энзимом, чувствительным к ионным воздействиям, что затрудняет его изучение. Доказано существование его изоэнзимов и нескольких молекулярных вариантов. Дефект передается аутосомно-рецессивно и затрагивает одинаково оба пола. Заболевание клинически проявляется только у 25% носителей дефекта. Энзимная активность у гомозиготных носителей колеблется между 10 и 40% от нормы, а у гетерозиготных составляет около 50% с большими вариациями. Описаны случаи комбинированного дефекта ПК с Г-6-ФД или ПСКГФИ и Фр-6-ФК, а также и гемолитическая анемия при ПК-дефекте, развивающаяся под действием противозачаточных средств.