呼吸作用是
生物体在细胞内将
有机物氧化分解並产生
能量的
化學过程，又称為细胞呼吸（）。无论是否自營，生物体
细胞内完成生命活动所需的能量都是来自呼吸作用。
真核細胞中，
粒線體是與呼吸作用最有關聯的
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
酶促氧化反应，但雖然名為氧化反應，不論是否有氧气参与，都可称作呼吸作用（這是由於在化學上，有電子轉移的
反應過程皆可被稱為氧化）。有氧气参与時的呼吸作用稱之為有氧呼吸，没有氧气参与的反應則被称为无氧呼吸。同樣多的有機化合物，進行无氧呼吸時可以产生的能量比進行有氧呼吸時要少。有氧呼吸与无氧呼吸是细胞内不同的反应，与生物体没有直接的关系。即使是呼吸氧气的生物，其细胞内也可以進行无氧呼吸。呼吸作用的目的是透過釋放儲存在
食物中的能量以製造
三磷酸腺苷（），即細胞最主要的直接能量供應者。呼吸作用的過程可以比擬為
氫與
氧的燃燒，但兩者間最大的不同是，呼吸作用透過一連串的反應步驟，一步步地使食物中的能量放出，而非像燃燒般的一次性釋放。在呼吸作用中，三大营养物质：
碳水化合物、
蛋白质和
脂質的基本组成单位，
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，将能量转移到还原性氢（
化合价为+1的氢）中。最後經過一連串的電子傳遞鏈，氢被氧化生成水，原本貯存在其中的能量則转移到ATP分子上，供生命活动使用。
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