一、呼吸作用的概念
呼吸作用（respiration）是指生活细胞内的有机物,在酶的参与下,逐步氧化分解并释放能量的过程.呼吸作用的产物因呼吸类型的不同而有差异.依据呼吸过程中是否有氧的参与,可将呼吸作用分为有氧呼吸（aerobic respiration）和
无氧呼吸（anaerobic respiration）两大类型.
（一）有氧呼吸
有氧呼吸是指生活细胞利用分子氧(O2),将某些有机物彻底氧化分解,形成CO2和H2O,同时释放能量的过程.呼吸作用中被氧化的有机物称为呼吸底物或呼吸基质(respiratory substrate),
碳水化合物、有机酸、蛋白质、脂肪都可以作为呼吸底物.一般来说,淀粉、
葡萄糖、果糖、
蔗糖等碳水化合物是最常利用的呼吸底物.如以葡萄糖作为呼吸底物,则有氧呼吸的总反应可用下式表示：
C6H12O6+6O26CO2+6H2O
△G°′＝-2870kJ·mol-1 (5-1)
△G°′是指pH为7时标准
自由能的变化.
上列总反应式表明,在有氧呼吸时,呼吸底物被彻底氧化为CO2和H2O,O2被还原为H2O.有氧呼吸总反应式和燃烧反应式相同,但是在燃烧时底物分子与O2反应迅速激烈,能量以热的形式释放；而在呼吸作用中氧化作用则分为许多步骤进行,能量是逐步释放的,一部分转移到ATP和NADH分子中,成为随时可利用的贮备能,另一部分则以热的形式放出.
有氧呼吸是高等植物呼吸的主要形式,通常所说的呼吸作用,主要是指有氧呼吸.
（二）无氧呼吸
无氧呼吸是指生活细胞在无氧条件下,把某些有机物分解成为不彻底的氧化产物,同时释放能量的过程.微生物的无氧呼吸通常称为发酵（fermentation）,例如
酵母菌,在无氧条件下分解葡萄糖产生酒精,这种作用称为酒精发酵,其反应式如下：
C6H12O62C2H5OH+2CO2 △G°′=-226 kJ·mol-1 (5-2)
高等植物也可发生酒精发酵,例如甘薯、苹果、香蕉贮藏久了,稻种催芽时堆积过厚,都会产生酒味,这便是酒精发酵的结果.
此外,
乳酸菌在无氧条件下产生乳酸,这种作用称为乳酸发酵,其反应式如下：
C6H12O62CH3CHOHCOOH △G°′=-197 kJ·mol-1 (5-3)
高等植物也可发生乳酸发酵,例如,马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚和青贮饲料在进行无氧呼吸时就产生乳酸.
呼吸作用的进化与地球上大气成分的变化有密切关系.地球上本来是没有游离的氧气的,生物只能进行无氧呼吸.由于光合生物的问世,大气中氧含量提高了,生物体的有氧呼吸才相伴而生.现今高等植物的呼吸类型主要是有氧呼吸,但也仍保留着能进行无氧呼吸的能力.如种子吸水萌动,胚根、胚芽等在未突破种皮之前,主要进行无氧呼吸；成苗之后遇到淹水时,可进行短时期的无氧呼吸,以适应缺氧条件.