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呼吸作用,又稱為細胞呼吸(Cellular respiration),是生物體細胞把有機物氧化分解並轉化能量的化學過程,也稱為釋放作用。無論是否自養,細胞內完成生命活動所需的能量,都是來自呼吸作用。真核細胞中,線粒體是與呼吸作用最有關聯的細胞器,呼吸作用的幾個關鍵性步驟都在其中進行。

呼吸作用是一種促氧化反應。雖名為氧化反應,不論有否氧氣參與,都可稱作呼吸作用(這是因為在化學上,有電子轉移的反應過程,皆可稱為氧化)。有氧氣參與時的呼吸作用,稱之為有氧呼吸;沒氧氣參與的反應,則稱為無氧呼吸。

呼吸作用的目的,是透過釋放食物里之能量,以製造三磷酸腺苷,即細胞最主要的直接能量供應者。呼吸作用的氫與氧的燃燒,但兩者間最大分別是:呼吸作用透過一連串的反應步驟產生能量(ATP),而燃燒則是將能量一次性的釋放[1]。在呼吸作用中,三大營養物質:碳水化合物蛋白質和脂質的基本組成單位──葡萄糖、氨基酸和脂肪酸,被分解成更小的分子,透過數個步驟,將能量轉移到還原性氫(化合價為0的氫)中。最後經過一連串的電子傳遞鏈,被氧化生成水;原本貯存在其中的能量,則轉移到ATP分子上,供生命活動使用。

其他營養物質的氧化

脂類的氧化

脂類物質水解生成脂肪酸和甘油。其中,甘油經磷酸基的激活和酶促反應轉化為磷酸二羥丙酮,後脫水變為丙酮酸,丙酮酸參加上述的呼吸過程。脂肪酸長鏈分子則是反覆被脫去一端的兩個碳原子生成乙醘輔酶A,參加克氏循環[2]

氨基酸的氧化

各種氨基酸可以分別經過脫氨基或脫羧基作用被氧化,脫氨基生成的氨對細胞有毒害作用,必須被排出體外或轉化為其他無害物質。含碳部分的轉化根據氨基酸的不同而各異,但最終都是通過某些途徑成為檸檬酸循環中的物質參與循環。可見,各種營養物質的氧化路線到最後都是相同的。生物體內的諸多能量代謝具有相當高的一致性。

視頻

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植物呼吸作用的過程
XG 3d動畫演示 細胞有氧呼吸作用

參考文獻

  1. 呼吸作用的意義是什麼,高三網,2019-9-11
  2. 什麼是克氏循環.doc,豆丁網,2012-06-24