在有氧呼吸或需氧是生物过程，涉及到获得的有机分子的能量-主要是葡萄糖-通过一系列氧化反应，其中，所述最终电子受体是氧。
这个过程存在于绝大多数有机生物中，特别是真核生物。所有动物，植物和真菌都有氧呼吸。另外，一些细菌还表现出有氧代谢。
在真核生物中，细胞呼吸的机制位于线粒体中。
资料来源：美国马里兰州贝塞斯达国家人类基因组研究所（NHGRI），通过Wikimedia Commons
通常，从葡萄糖分子获取能量的过程分为糖酵解（此步骤在需氧和厌氧途径中很常见），克雷布斯循环和电子传输链。
有氧呼吸的概念与无氧呼吸相反。在后者中，电子的最终受体是不同于氧的另一种无机物质。它是某些原核生物的典型代表。
什么是氧气？
在讨论有氧呼吸过程之前，有必要了解氧分子的某些方面。
它是周期表中以字母O和原子序数8表示的化学元素。在标准温度和压力条件下，氧趋于成对结合，从而生成双氧分子。
该气体由两个氧原子组成，没有颜色，气味或味道，由式O 2表示。在大气中，它是重要的组成部分，对于维持地球上大多数生命形式是必需的。
由于氧气的气态性质，该分子能够自由穿过细胞膜-将细胞与细胞外环境分隔开的外膜，以及包括线粒体在内的亚细胞区隔的膜。
呼吸特性
细胞利用我们通过饮食摄入的分子作为呼吸的“燃料”。
细胞呼吸是以ATP分子的形式产生能量的过程，其中待降解的分子经过氧化，在大多数情况下，电子的最终受体是无机分子。
允许呼吸过程发生的一个基本特征是电子传输链的存在。在有氧呼吸中，电子的最终受体是氧分子。
在正常情况下，这些“燃料”是碳水化合物或碳水化合物以及脂肪或脂质。当人体由于缺乏食物而进入不稳定状态时，它会使用蛋白质来满足其能量需求。
呼吸一词是我们日常生活中词汇的一部分。在呼气和吸气的连续循环中，将空气吸入肺部的行为称为呼吸。
但是，在生命科学的正式语境中，这种作用被称为通气。因此，术语呼吸用于指代在细胞水平上发生的过程。
流程（阶段）
有氧呼吸阶段涉及从有机分子中提取能量的必要步骤-在这种情况下，我们将描述葡萄糖分子作为呼吸燃料的情况-直到其到达氧受体为止。
这种复杂的代谢途径分为糖酵解，克雷布斯循环和电子传输链：
糖酵解
图1：糖酵解与糖异生。涉及反应和酶。
葡萄糖单体分解的第一步是糖酵解，也称为糖酵解。该步骤不需要直接的氧气，它几乎存在于所有生物中。
此代谢途径的目标是将葡萄糖裂解为两个丙酮酸分子，获得两个净能量分子（ATP），并还原两个NAD +分子。
在氧气的存在下，该途径可以继续到克雷布斯循环和电子传输链。如果没有氧气，分子将遵循发酵路线。换句话说，糖酵解是有氧和无氧呼吸的常见代谢途径。
在克雷布斯循环之前，丙酮酸必须发生氧化脱羧。该步骤由称为丙酮酸脱氢酶的非常重要的酶复合物介导，该酶复合物进行上述反应。
因此，丙酮酸成为乙酰基，随后被辅酶A捕获，辅酶A负责将其转运至Krebs循环。
克雷布斯循环
克雷布斯循环，也称为柠檬酸循环或三羧酸循环，由一系列由特定酶催化的生化反应组成，这些酶试图逐渐释放存储在乙酰辅酶A中的化学能。
这是一条完全氧化丙酮酸分子并发生在线粒体基质中的途径。
该循环基于一系列氧化和还原反应，这些反应将电子形式的势能转移到接受它们的元素（尤其是NAD +分子）上。
克雷布斯周期总结
丙酮酸的每个分子分解为二氧化碳和一个二碳分子，称为乙酰基。通过与辅酶A的结合（在上一节中提到），形成了乙酰辅酶A复合物。
丙酮酸的两个碳进入循环，与草酰乙酸缩合，形成一个六碳柠檬酸分子。因此，发生氧化步骤反应。柠檬酸盐还原为草酰乙酸，理论上产生2摩尔的二氧化碳，3摩尔的NADH，1的FADH 2和1摩尔的GTP。
由于在糖酵解过程中形成了两个丙酮酸分子，所以一个葡萄糖分子参与了克雷布斯循环的两次旋转。
电子运输链
电子传输链由一系列能够进行氧化和还原反应的蛋白质组成。
电子通过这些蛋白质复合物的传递导致能量的逐渐释放，该能量随后被化学渗透用于ATP的生成。重要的是，最后的链反应是不可逆的。
在具有亚细胞区室的真核生物中，转运蛋白链的元件锚定在线粒体的膜上。在缺乏这些区室的原核生物中，链的元件位于细胞的质膜中。
该链的反应通过氢通过转运蛋白的置换获得的能量，导致ATP的形成，直至到达最终的受体：氧气，这是一种产生水的反应。
载体分子的种类
链条由三种输送机组成。第一类是黄素蛋白，其特征在于黄素的存在。这种类型的转运蛋白可以交替进行两种类型的反应，即还原反应和氧化反应。
第二种是由细胞色素组成。这些蛋白质具有血红素基团（类似于血红蛋白的血红素基团），可以呈现不同的氧化态。
最后一类转运蛋白是泛醌，也称为辅酶Q。这些分子本质上不是蛋白质。
有氧呼吸的生物
大多数生物具有需氧型呼吸。它是真核生物的典型特征（在其细胞中具有真正核的生物，由膜界定）。所有动物，植物和真菌都有氧呼吸。
动物和真菌是异养生物，这意味着将在饮食中积极消耗将用于呼吸代谢途径的“燃料”。与植物相反，植物具有通过光合作用生产自己的食物的能力。
一些原核生物的呼吸也需要氧气。具体来说，有严格的需氧细菌-也就是说，它们仅在富含氧气的环境（例如假单胞菌）中生长。
其他细菌根据沙门氏菌等环境条件有能力将其代谢从需氧状态改变为厌氧状态。在原核生物中，需氧或厌氧是其分类的重要特征。
与无氧呼吸的区别
与有氧呼吸相反的过程是厌氧模式。两者之间最明显的区别是使用氧气作为最终的电子受体。厌氧呼吸使用其他无机分子作为受体。
此外，在无氧呼吸中，反应的最终产物是仍具有继续氧化潜能的分子。例如，乳酸在发酵过程中在肌肉中形成。相反，有氧呼吸的最终产物是二氧化碳和水。
从能量的角度来看，也存在差异。在厌氧途径中，仅产生两个ATP分子（对应于糖酵解途径），而在有氧呼吸中，最终产物通常约为38个ATP分子-这是一个显着的差异。
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