生物的呼吸作用包括有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型.
有氧呼吸是指細胞在氧的參與下,通過酶的催化作用,把糖類等有機物徹底氧化分解,產生出二氧化碳和水,同時釋放出大量能量的過程.有氧呼吸是高等動物和植物進行呼吸作用的主要形式,因此,通常所說的呼吸作用就是指有氧呼吸.細胞進行有氧呼吸的主要場所是線粒體.一般說來,葡萄糖是細胞進行有氧呼吸時最常利用的物質.
有氧呼吸的全過程,可以分為三個階段：第一個階段,一個分子的葡萄糖分解成兩個分子的丙酮酸,在分解的過程中產生少量的氫(用[H]表示),同時釋放出少量的能量.這個階段是在細胞質基質中進行的；第二個階段,丙酮酸經(jīng)過一系列的反應,分解成二氧化碳和氫,同時釋放出少量的能量.這個階段是在線粒體中進行的；第三個階段,前兩個階段產生的氫,經(jīng)過一系列的反應,與氧結合而形成水,同時釋放出大量的能量.這個階段也是在線粒體中進行的.以上三個階段中的各個化學反應是由不同的酶來催化的.在生物體內,1mol的葡萄糖在徹底氧化分解以后,共釋放出2870kJ的能量,其中有1161kJ左右的能量儲存在ATP中,其余的能量都以熱能的形式散失了.
生物進行呼吸作用的主要形式是有氧呼吸.那么,生物在無氧條件下能不能進行呼吸作用呢?科學家通過研究發(fā)現(xiàn),生物體內的細胞在無氧條件下能夠進行另一類型的呼吸作用——無氧呼吸.
無氧呼吸一般是指細胞在無氧條件下,通過酶的催化作用,把葡萄糖等有機物質分解成為不徹底的氧化產物,同時釋放出少量能量的過程.這個過程對于高等植物、高等動物和人來說,稱為無氧呼吸.如果用于微生物(如乳酸菌、酵母菌),則習慣上稱為發(fā)酵.細胞進行無氧呼吸的場所是細胞質基質.蘋果儲藏久了,為什么會有酒味?高等植物在水淹的情況下,可以進行短時間的無氧呼吸,將葡萄糖分解為酒精和二氧化碳,并且釋放出少量的能量,以適應缺氧的環(huán)境條件.高等動物和人體在劇烈運動時,盡管呼吸運動和血液循環(huán)都大大加強了,但是仍然不能滿足骨骼肌對氧的需要,這時骨骼肌內就會出現(xiàn)無氧呼吸.高等動物和人體的無氧呼吸產生乳酸.此外,還有一些高等植物的某些器官在進行無氧呼吸時也可以產生乳酸,如馬鈴薯塊莖、甜菜塊根等.無氧呼吸的全過程,可以分為兩個階段：第一個階段與有氧呼吸的第一個階段完全相同；第二個階段是丙酮酸在不同酶的催化下,分解成酒精和二氧化碳,或者轉化成乳酸.以上兩個階段中的各個化學反應是由不同的酶來催化的.在無氧呼吸中,葡萄糖氧化分解時所釋放出的能量,比有氧呼吸釋放出的要少得多.例如,1mol的葡萄糖在分解成乳酸以后,共放出196.65kJ的能量,其中有61.08kJ的能量儲存在ATP中,其余的能量都以熱能的形式散失了.