呼吸作用是生物体内有机物氧化分解生成二氧化碳、水或其他产物，并释放能量的化学过程，是所有动物和植物共有的生命活动，分为有氧呼吸与无氧呼吸。有氧呼吸在细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜进行，包括糖酵解、三羧酸循环及电子传递链阶段；无氧呼吸则生成酒精或乳酸。通过分解糖类、脂类和蛋白质等有机物，生物氧化作为呼吸作用的核心机制，在酶催化下恒温进行，以生成ATP为主，区别于体外氧化的高热能释放。呼吸链由递氢体与递电子体组成，包括NAD+、黄素蛋白、铁硫蛋白、泛醌及细胞色素体系，通过质子梯度驱动氧化磷酸化合成ATP 。呼吸作用主要由位于细胞质膜或线粒体内膜上的五个大型跨膜复合物：复合物I(NADH脱氢酶)、复合物II(琥珀酸脱氢酶)、复合物III(醌:细胞色素c氧化还原酶)、复合物IV(细胞色素c氧化酶)和复合物V(ATP合成酶)，以及两种电子传递载体醌和细胞色素c共同参与完成。复合物I-IV通过电子传递实现氧化还原反应，产生跨膜质子梯度驱动ATP合成，复合物III和复合物IV可组装形成超级复合物，超氧化物歧化酶(SOD)直接参与其组装。新药如贝达喹啉和Telacebec作用于呼吸链抑制能量合成 。农业中通过松土促进根系呼吸，储藏时利用低温或低氧抑制该过程，例如粮食储藏中通过通风、低温降低稻谷、小麦、玉米和大豆的呼吸强度 。竹笋采后采用低温储藏、气调包装或植物激素处理如1-MCP抑制呼吸作用 。发酵工程采用微生物无氧呼吸技术生产酒精、乳制品 。
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