有氧与无氧呼吸：微生物、植物与代谢产品的利用

一、有氧与无氧呼吸

呼吸代谢（respiratory metabolism）或叫呼吸作用（respiration）是指一切生活细胞通过基本代谢途径使有机物质氧化分解并释放出能量的过程。根据O₂的参与与否，呼吸作用又分为有氧呼吸与无氧呼吸两大类型。

1.有氧呼吸

有氧呼吸是指生活细胞在有氧参与下，把某些有机物质彻底氧化分解，放出CO₂并形成H₂O，同时释放能量。淀粉、糖类、脂肪甚至蛋白质都可作为氧化基质。通常以葡萄糖为底物，有氧呼吸的简单方程式如下：

C₆H₁₂O₆＋6O₂→CO₂＋6H₂O＋能量（ΔG＝2870k J/mol）

这个方程式正好是光合作用的逆转过程，但它不是简单的物质分解，其间还产生中间代谢产物和ATP生物能，推动生命活动与各类物质的再合成。(www.xing528.com)

2.无氧呼吸

无氧呼吸一般是指在无氧条件下，生活细胞的呼吸底物降解为不彻底的氧化产物，同时释放能量。在微生物中，无氧呼吸通常称为发酵（fermentation）。高等植物的无氧呼吸可产生酒精，也可产生乳酸。如以葡萄糖为呼吸底物，其反应为：

C₆H₁₂O₆→2C₂H₅OH＋2CO₂＋能量（ΔG＝100kJ/mol）

C₆H₁₂O₆→2CH₃CHOHCOOH＋能量（ΔG＝100kJ/mol）

由于无氧呼吸的特征是不利用O₂，底物氧化降解不完全，仍以有机物质形式存在，释放能量也少。植物在淹水缺氧的条件下可进行无氧呼吸，这是对生长环境的一种适应表现，而长期缺氧则会引起酒精积累中毒致死。人体短期缺氧就会引起窒息死，因为人肺部拥有大量的肺泡和毛细血管必须与新鲜氧气交换而酵解产物必需彻底氧化分解下去。微生物能适应嫌氧呼吸，因为原始地球没有氧气，那是一种进化产物。如今，人类利用微生物的无氧和有氧发酵特征可以通过氧分压及其他因子，调节获取各种代谢产品。