随着光合作用生成的氧的增多，生物逐渐进化，才学会了利用氧。因此生物一开始只是无氧呼吸，即利用糖类化合物的分解来释放能量（Q）：

C6H12O6—→2CO2＋2CH3CH2OH＋Q

C6H12O6＋6O2—→6CO2＋6H2O＋Q

生物在有氧呼吸分解葡萄糖时，把氢转移到氧上生成了水，这一反应就是光合作用的逆反应。氧化糖类而放出生物化学上可利用的能量，即称之为“呼吸”，又叫呼吸作用，它也可以说是机体的“内部呼吸”，即组织呼吸。几乎所有的生物为了保证组织呼吸，都需要不停地吸入氧气，这种吸入是“外部呼吸”。生命必须依赖吸进的氧气去氧化葡萄糖，从而才能获得能量。

无氧呼吸的方式一直被保留了下来，人体细胞就是以无氧呼吸和有氧呼吸这两种方式来产生能量的。为了机体力量的迅速爆发，细胞可以在无氧呼吸的情况下消耗掉糖类，这是一个产生乳酸的不充分的呼吸过程。这种呼吸作用是举重和短跑运动员获取能量的主要方式。

通常情况下，细胞进行的是有氧呼吸，这是一个更加缓慢地利用氧气和葡萄糖产生能量的过程。极限耐力运动员就是运用这种呼吸方式获取大部分能量。机体把氧气输送到肌肉并将其转化为能量的最大速度称为“最大耗氧量”，一个健康男子的最大耗氧量平均为每分钟每千克40毫升至50毫升，在经过长时间训练后可以达到60毫升至65毫升。

细胞的呼吸其实就是细胞内的氧化过程，其主要反应就是代谢物在酶的作用下进行脱氢反应。简单地说就是氢原子失去电子变成氢离子H＋，然后H＋与原代谢物分离，并同时消耗O2以释放CO2。这一氧化过程其实相当复杂，从H＋形成到氧离子O2-出现，一直到两者结合成H2O，要经过失去电子和得到电子的复杂传递，并需要多个载体，这些载体相连构成了一条长链，称为“呼吸链”。经过近20年来的研究已知，细胞内存在有长短不同的几条呼吸链。它们一般都是以脱氢开始启动，中间经过几种传递载体，按照自身氧化还原电位的高低从负值到正值顺序排列，直至H＋与O2-结合成H2O，这是氧化过程的终端。

呼吸链的各种载体都位于细胞内线粒体的内膜上，几乎都以摩尔比例浓度存在。比如呼吸链中的细胞色素体系就是一组重要的载体，它们是以1∶1的摩尔比例依次排列在线粒体的内膜上的。在最终生成水的过程中，其重要环节就是释

后来就变成了有氧呼吸：放能量。每摩尔葡萄糖经呼吸链的作用可生成38摩尔ATP（三磷酸腺苷）。ATP是人体中的高能磷酸化合物，是人体能量的重要仓库（详见6-5-5节）。据实验证实，在呼吸链中每消耗0.5摩尔O2，就能产生1摩尔ATP，但如在呼吸链中没有氧，ATP就不能生成，人体也就无法获得赖以生存的能量。由此可见，氧是生命活动的重要基础。

为了保持体温和保证生命活动，一个人每天大约需要产生10500千焦热量，所以必须吸进大约700克氧。