什麼是「有氧呼吸」，分為哪些階段，有什麼意義？

• 和無氧呼吸有哪些區別？

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2020-08-22

「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。反觀，「無氧呼吸」一般是指細胞在無氧（缺氧）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，這個過程對於高等植物、高等動物和人來說，稱為「無氧呼吸」。

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有氧呼吸是需要利用到氧氣進行新陳代謝，而無氧呼吸則是在無氧的環境下也是可以生存繁殖的；無氧呼吸主要是針對細菌類的微生物，而有氧呼吸是大部分生物的主要代謝方式。從能量供應角度看，有氧呼吸每分解 1mol 葡萄糖，可以釋放 2,870KJ 的能量，而無氧呼吸分解 1mol 葡萄糖，只能釋放 196.65KJ 的能量。對於需氧型生物來說，生命活動所需要的能量，大部分由有氧呼吸提供，無氧呼吸所提供的能量無法滿足維持生物生命活動的需要。所以，對於提供能量來說，有氧呼吸要優於無氧呼吸。其中，有氧呼吸的三個階段方程式，包括：

1). 第一階段：糖酵解。

在細胞質的基質中，一個分子的葡萄糖分解成兩個分子的丙酮酸，同時脫下 4 個[H]（活化氫）；在葡萄糖分解的過程中釋放出少量的能量，其中一部分能量用於合成 ATP，產生少量的 ATP。這一階段不需要氧的參與，是在「細胞質基質（cytoplasmic matrix）」中進行的。

方程式：

（註：4[H] 為 ）。

2). 第二階段：檸檬酸循環。

丙酮酸進入線粒體的基質中，兩分子丙酮酸和 6 個水分子中的氫全部脫下，共脫下 20 個 [H]，丙酮酸被氧化分解成二氧化碳；在此過程釋放少量的能量，其中一部分用於合成 ATP，產生少量的能量。這一階段也不需要氧的參與，是在「線粒體基質（mitochondrial matrix）」中進行的。

方程式：

（註：20[H] 為 16NADH 和 NADPH）。

3). 第三階段：氧化磷酸化。

在線粒體的內膜上，前兩階段脫下的共 24 個 [H] 與從外界吸收或葉綠體光合作用產生的 6 個 結合成水；在此過程中釋放大量的能量，其中一部分能量用於合成 ATP，產生大量的能量。這一階段需要氧的參與，是在「線粒體內膜（inner mitochondrial membrane）」上進行的。

方程式：

（註：24[H] 為 10*2NADH 和 2*FADH2）。

總反應式：

分類：科普 &>&>生物 &>&>呼吸

定義域：高中生物。

三個階段：糖酵解。檸檬酸循環（三羧酸循環）。氧化磷酸化（電子傳遞鏈）。

簡化過程：

在細胞質基質中，一分子六碳糖分解為兩分子丙酮酸，釋放出活化氫和少量能量。

在線粒體基質中，丙酮酸徹底分解為二氧化碳，釋放出活化氫和少量能量。

在線粒體內膜上，活化氫和氧氣結合生成水，釋放出大量能量。

總反應式：

實際反應複雜得多，可參考《生物化學》一書（看看就好）。

意義：將有機物（如糖）徹底分解為水和二氧化碳，（單位質量的有機物）能釋放出更多能量，提高了呼吸作用供能的效率。

就是盡量讓身體機能處於血氧供應充分的條件下。

血氧供應充足，人體獲得能量的化學反應生成物是水和二氧化碳，這個反應速度較慢，但是能量運用充分。

血氧供應不足，人體獲得能量的化學反應生成物有尿酸之類的東西，就是讓我們感覺「劇烈運動之後渾身酸疼」的原因。這種反應速度快，但是能量利用率低。劇烈運動時，我們需要更快的獲得能量，正常狀態的血氧供應不足以產生足夠的能量，人體就會大量進行這種不需要氧分子參與的化學反應以快速獲得大量能量。

有氧呼吸，是正常狀態，能量利用充分，無毒副作用；無氧呼吸，是異常狀態，應對異常條件。人體顯然保持在正常狀態最好。

中國古代形容一個人武藝高強、內功深厚，標誌就是「大戰三百回合」之後，氣不湧出，面不改色。用「現代化學」知識來說，就是讓身體做任何的動作都保持在「有氧呼吸」狀態。

有氧呼吸：有氧呼吸是指細胞在氧氣的參與下，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，同時釋放出大量的能量的過程。有氧呼吸是高等動、植物進行呼吸作用的主要形式。

無氧呼吸：指細胞生活在無氧或缺氧的條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物不徹底的氧化分解成酒精或乳酸等，同時釋放出能量的過程。這個過程沒有分子氧參與，其氧化後的不完全氧化產物主要是酒精或乳酸。

所有的動物植物都需要進行呼吸作用，動植物通過呼吸作用將體內的有機物進行分解，釋放大量的能量滿足生長和其他生命活的能源需求。仔細分析呼吸作用的過程，不難發現，兩種呼吸類型也是有共同點的。

1．從物質和能量的變化看，兩者都是分解有機物釋放能量。

2．從反應過程來看，這兩種呼吸類型的第一步反應，都是在細胞質基質中把葡萄糖分解成丙酮酸。

3．從生物進化的角度看，原始地球的大氣不含氧氣。所以，那時候的生物的呼吸方式都為無氧呼吸。當藍藻等自養型生物出現以後，大氣中有了氧氣，才出現了有氧呼吸。可見，有氧呼吸是在無氧呼吸的基礎上發展而成的。

階段我就不寫了，很多人都已經非常完善。

我就講講有氧和無氧呼吸的區別吧。

拿發動機來作比喻，人體就是一台普通的汽油發動機，只攜帶還原劑(燃料)氧化劑需要從空氣中獲取（氧氣），完整的燃燒反應(有氧呼吸)，能徹底氧化糖類（葡萄糖）為二氧化碳和水，這一步驟當然能效最高。

但是當人體沒法即時獲取氧化劑時，也有另一種只靠燃料產能，糖類既當還原劑又當氧化劑(雖然化合價都沒變，所以產能效率很差)，這是生物極端方面的進化。

一方面，對於生物而言，同事儲存氧化劑和還原劑很困難，而且勢必重量增加（火箭的比推就要比飛機低很多），同時自然界中氧氣也豐富。

我來打個比方

我們開車，邁速表一般最高240

你開60公里每小時，會發現車很安靜，百公里耗油比較低，可以觀賞風景，喝水吃零食

發動機也會比較安逸，水溫油溫都在合理範圍

這是有氧運動

你開兩百公里每小時，風燥胎噪呼呼響，你除了緊盯著前方路況啥也不能幹

發動機的怒吼在車裡都能聽得見，水溫油溫動不動就冒煙

這是無氧運動

前面很多大佬答得很詳細了，我再多補充一個：只有相對比較高級的動物，才進化出了通過有氧呼吸利用脂肪供能的能力。脂肪供能效率略高於糖類，但是中間代謝產物有毒，所以通過進化篩選最終形成了以糖類為主要供能物質、以脂肪為儲備能源的模式

在這裡，我不想寫一堆化學反應式。

有氧呼吸光糖酵解就幾十個反應式。

我希望用更直觀的方式，表明有氧呼吸時反生什麼。

線粒體有兩層膜。

有氧呼吸的實質，是線粒體分解葡萄糖，將電子泵到兩層膜中間，形成電壓差。

那當電子流向膜內，就像水從高處帶動車輪，開始發電。

生物對這種膜的依賴，是人死不能復生的重要原因之一。

電腦壞了，換個零件重啟，人死了，為什麼不能復生？

因為生物維持內外膜濃度差，是耗能的。一旦沒電了，水就會湧進來破壞膜系統，線粒體、細胞腫脹，破裂，無法運作。

有氧呼收穫得能量更多，這便是最重要的意義。