所述细胞呼吸的是，在产生能量的过程中的ATP（三磷酸腺苷）的形式。后来，这种能量被引导到其他细胞过程。在这种现象期间，分子会发生氧化，在大多数情况下，电子的最终受体是无机分子。
最终电子受体的性质取决于所研究生物体的呼吸类型。在需氧菌中，像智人一样，最终的电子受体是氧。相反，对于厌氧呼吸器，氧气可能是有毒的。在后一种情况下，最终的受体是除氧以外的无机分子。
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生物化学家对有氧呼吸进行了广泛的研究，包括两个阶段：克雷布斯循环和电子传输链。
在真核生物中，进行呼吸所必需的所有机制都在线粒体内部，既在线粒体基质中也在该细胞器的膜系统中。
机器由催化过程反应的酶组成。原核世系的特征是缺乏细胞器。由于这个原因，呼吸发生在质膜的特定区域，该特定区域模拟与线粒体非常相似的环境。
术语
在生理学领域，术语“呼吸”具有两个定义：肺呼吸和细胞呼吸。当我们在日常生活中使用呼吸一词时，我们指的是第一类。
肺呼吸包括呼入和呼出的作用，该过程导致气体交换：氧气和二氧化碳。这种现象的正确术语是“通风”。
相反，细胞呼吸发生在细胞内部，顾名思义，是通过电子传输链产生能量的过程。最后一个过程就是本文将要讨论的过程。
细胞呼吸在哪里发生？
真核生物中呼吸的位置
线粒体
细胞呼吸发生在称为线粒体的复杂细胞器中。结构上，线粒体的宽度为1.5微米，长度为2至8微米。它们的特征是拥有自己的遗传物质，并被内共生起源的二元裂变-残余特征所分割。
它们有两个膜，一个是光滑的，一个是内部的，上面有形成褶皱的褶皱。线粒体越活跃，它的脊越多。
线粒体的内部称为线粒体基质。在该隔室中是呼吸反应所需的酶，辅酶，水和磷酸盐。
外膜允许大多数小分子通过。但是，实际上是内膜限制了非常特定的转运蛋白的通过。这种结构的渗透性在ATP的生产中起着基本作用。
线粒体数
发现细胞呼吸所必需的酶和其他成分锚定在膜中，而在线粒体基质中游离。
因此，与能量需求较低的细胞相比，需要大量能量的细胞的特征在于具有高数量的线粒体。
例如，肝细胞平均具有2500个线粒体，而肌肉细胞（具有新陈代谢的活性）包含大量的线粒体，而这种细胞类型的线粒体则较大。
此外，它们位于需要能量的特定区域，例如围绕精子的鞭毛。
原核呼吸的位置
从逻辑上讲，原核生物需要呼吸，它们没有线粒体，也没有真核生物的复杂细胞器。由于这个原因，呼吸过程发生在质膜的小切口中，类似于线粒体中的发生过程。
种类
呼吸有两种基本类型，具体取决于充当电子最终受体的分子。在有氧呼吸中，受体是氧，而在无氧呼吸中，受体是无机分子-尽管在某些特定情况下，受体是有机分子。我们将在下面详细描述每一个：
有氧呼吸
在有氧呼吸生物中，电子的最终受体是氧。发生的步骤分为克雷布斯循环和电子传输链。
在下一部分中将详细解释在这些生化途径中发生的反应。
有氧呼吸
最终受体由氧以外的分子组成。无氧呼吸产生的ATP的量取决于几个因素，包括所研究的生物和使用的途径。
但是，在有氧呼吸中能量产生始终较高，因为克雷布斯循环仅部分起作用，并且链中并非所有转运蛋白分子都参与呼吸。
因此，厌氧个体的生长发育明显低于有氧个体。
厌氧生物的例子
在某些生物中，氧气是有毒的，被称为严格厌氧菌。最著名的例子是引起破伤风和肉毒杆菌中毒的细菌：梭菌。
此外，还有其他生物可以在有氧呼吸和无氧呼吸之间交替，称为兼性厌氧菌。换句话说，他们在适合自己的时候使用氧气，而在没有氧气的情况下，他们会进行无氧呼吸。例如，众所周知的大肠杆菌具有这种代谢。
某些细菌可以使用硝酸根离子（NO 3 - ）作为最终电子受体，如假单胞菌属和芽孢杆菌属。所述离子可被还原为亚硝酸根离子，一氧化二氮或氮气。
在其他情况下，最终的受体由硫酸根离子（SO 4 2-）组成，该硫离子产生硫化氢并使用碳酸盐形成甲烷。细菌的脱硫弧菌属是这种受体的一个例子。
硝酸盐和硫酸盐分子中电子的这种接收对于这些化合物（氮和硫）的生物地球化学循环至关重要。
处理
糖酵解是细胞呼吸之前的途径。它以葡萄糖分子开始，最终产物为丙酮酸，即三碳分子。糖酵解发生在细胞的细胞质中。该分子必须能够进入线粒体以继续其降解。
丙酮酸可以通过浓度梯度扩散通过细胞膜的孔进入细胞器。最终目的地将是线粒体的矩阵。
在进入细胞呼吸的第一步之前，丙酮酸分子经历了某些修饰。
首先，它与称为辅酶A的分子发生反应。每个丙酮酸裂解成二氧化碳和与辅酶A结合的乙酰基，生成乙酰辅酶A复合物。
在该反应中，两个电子和一个氢离子转移到NADP +上，生成NADH，并被丙酮酸脱氢酶复合物催化。该反应需要一系列辅助因子。
修改之后，呼吸开始两个阶段：克雷布斯循环和电子传输链。
克雷布斯循环
克雷布斯循环是生物化学中最重要的循环反应之一。在文献中也称为柠檬酸循环或三羧酸循环（TCA）。
它以发现者的名字命名：德国生物化学家汉斯·克雷布斯（Hans Krebs）。1953年，克雷布斯（Krebs）因标志着生物化学领域的这一发现而获得了诺贝尔奖。
循环的目的是逐步释放乙酰辅酶A中所含的能量。它由一系列氧化和还原反应组成，这些反应将能量转移到不同的分子上，主要是NAD +。
对于进入循环的每两个乙酰辅酶A分子，都会释放出四个二氧化碳分子，会生成六个NADH分子和两个FADH 2。该过程中，CO 2作为废物释放到大气中。还会生成GTP。
由于该途径同时参与合成代谢（分子合成）和分解代谢（分子降解）过程，因此被称为“两性”。
克雷布斯循环反应
该循环从乙酰辅酶A分子与草酰乙酸分子的融合开始。这种结合产生了一个六碳分子：柠檬酸盐。因此，辅酶A被释放，实际上它被重复使用了很多次。如果细胞中的ATP过多，则此步骤将被抑制。
上述反应需要能量，并且是通过破坏乙酰基和辅酶A之间的高能键获得的。
柠檬酸转化为顺乌头酸，并通过乌头酸酶转化为异柠檬酸。下一步是将异柠檬酸脱氢，将异柠檬酸转化为α-酮戊二酸。此阶段很重要，因为它会导致NADH减少并释放二氧化碳。
α-酮戊二酸脱氢酶将α-酮戊二酸转化为琥珀酰辅酶A，该酶使用与丙酮酸激酶相同的辅因子。NADH在此步骤中也会生成，并且作为初始步骤，会被过量的ATP抑制。
下一个产品是琥珀酸盐。在生产过程中，会形成GTP。琥珀酸盐变为富马酸盐。该反应产生FADH。反过来，富马酸酯变成苹果酸，最后变成草酰乙酸。
电子传输链
电子传输链的目的是从先前步骤中生成的化合物（例如NADH和FADH 2）中的电子（处于高能级）获取电子，并将其引导至更低的能级。
能量的降低是逐步发生的，即不会突然发生。它由发生氧化还原反应的一系列步骤组成。
链的主要成分是由与细胞色素偶联的蛋白质和酶形成的复合物：血红素型金属卟啉。
细胞色素在结构上非常相似，尽管每种色素都有其特殊性，可以使其在链中执行其特定功能，以不同的能级唱歌电子。
电子通过呼吸链移动到较低的水平，从而释放出能量。可以在线粒体中使用这种能量来合成ATP，这一过程称为氧化磷酸化。
化学耦合
长期以来，链中ATP的形成机制一直是一个谜，直到生物化学家Peter Mitchell提出了化学耦合。
在这种现象下，跨内线粒体膜建立了质子梯度。该系统中包含的能量被释放并用于合成ATP。
形成的ATP量
如我们所见，ATP不是直接在克雷布斯循环中形成，而是在电子传输链中形成。对于从NADH到氧气的每两个电子，就会发生三个ATP分子的合成。该估计值可能会有所不同，具体取决于所查阅的文献。
类似地，对于从FADH 2传递的每两个电子，就会形成两个ATP分子。
特征
细胞呼吸的主要功能是以ATP的形式产生能量，以将其引导至细胞功能。
动植物都需要提取用于食物的有机分子中包含的化学能。就蔬菜而言，这些分子是植物自身在著名的光合作用过程中利用太阳能合成的糖。
另一方面，动物无法合成自己的食物。因此，异养生物在饮食中消耗食物-例如像我们一样。氧化过程负责从食物中提取能量。
我们不应将光合作用的功能与呼吸的功能混淆。像动物一样的植物也呼吸。这两个过程是相辅相成的，并保持了生活世界的动态。
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