所有生物都需要持续不断的能量供应，以保持其细胞正常运转并保持健康。一些被称为自养生物的生物可以利用阳光或其他能源，通过以下过程产生自己的能量：​光合作用。其他人，比如人类，需要吃食物来产生能量。

然而，这并不是电池用来工作的能量类型。相反，他们使用一种叫做三磷酸腺苷（ATP）的分子来维持生命。因此，细胞必须有一种方法来吸收储存在食物中的化学能，并将其转化为它们发挥功能所需的ATP。细胞发生这种变化的过程称为细胞呼吸。

两种细胞过程

细胞呼吸可以是有氧（有氧）或无氧（无氧）。细胞产生ATP的途径完全取决于是否有足够的氧气进行有氧呼吸。如果没有足够的氧气进行有氧呼吸，那么一些生物体将求助于使用厌氧呼吸或其他厌氧过程，如发酵。

有氧呼吸

为了使细胞呼吸过程中产生的ATP量最大化，必须存在氧气。随着真核生物的进化，它们变得更加复杂，拥有更多的器官和身体部位。细胞必须能够产生尽可能多的ATP，以保持这些新的适应性正常运行。

早期地球大气层中氧气很少。直到自养生物变得丰富并释放出大量氧气作为光合作用的副产品后，有氧呼吸才得以进化。氧气使每个细胞产生的ATP比它们依靠无氧呼吸的远古祖先多出许多倍。这一过程发生在称为线粒体的细胞器中。

厌氧过程

更原始的是许多生物体在氧气不足时所经历的过程。最常见的厌氧过程称为发酵。大多数厌氧过程的开始方式与有氧呼吸相同，但它们在路径的一部分停止，因为氧气不可用于完成有氧呼吸过程，或者它们与另一个不是氧气的分子结合，作为最终的电子受体。在大多数情况下，发酵产生的ATP要少得多，还释放出乳酸或酒精的副产品。厌氧过程可能发生在线粒体或细胞的细胞质中。

如果缺氧，乳酸发酵是人类经历的一种厌氧过程。例如，长跑运动员的肌肉中会积累乳酸，因为他们没有吸收足够的氧气来满足运动所需的能量需求。随着时间的推移，乳酸甚至会导致肌肉抽筋和酸痛。

酒精发酵不会发生在人类身上。酵母是进行酒精发酵的有机体的一个很好的例子。乳酸发酵过程中线粒体中发生的相同过程也发生在酒精发酵过程中。唯一的区别是酒精发酵的副产品是乙醇。

酒精发酵对啤酒工业很重要。啤酒制造商添加酵母，酵母经过酒精发酵，向啤酒中添加酒精。葡萄酒发酵也类似，为葡萄酒提供酒精。

哪个更好？

有氧呼吸比厌氧过程（如发酵）更有效地生成ATP。没有氧气，细胞呼吸中的Krebs循环和电子传递链就会停止，不再工作。这迫使细胞进行效率低得多的发酵。虽然有氧呼吸可产生多达36种ATP，但不同类型的发酵只能产生2种ATP的净增益。

进化与呼吸

人们认为最古老的呼吸方式是无氧呼吸。由于当第一批真核细胞通过内共生进化时，几乎没有氧气存在，它们只能进行无氧呼吸或类似于发酵的过程。然而，这不是一个问题，因为第一批细胞是单细胞的。一次仅产生2个ATP足以维持单个细胞的运行。

随着多细胞真核生物开始出现在地球上，更大更复杂的生物需要产生更多的能量。通过自然选择，具有更多可进行有氧呼吸的线粒体的生物体得以存活和繁殖，并将这些有利的适应传递给后代。更古老的版本不再能满足更复杂生物体对ATP的需求，因此灭绝了。