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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。

呼吸作用是一種酶促氧化反應。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。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，氫被氧化生成水；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。

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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