代谢,生物体内所发生的用于维持生命的一系列化
学反应的总称。这些反应进程使得生物体能够生长和繁殖、保持它们的结构以及对外界环境做出反应。
代谢通常被分为两类:分解
代谢可以对大的
分子进行分解以获得能量(如细胞呼吸);合成
代谢则可以利用能量来合成细胞中的各个组分,如蛋白质和核酸等。
代谢可以被认为是生物体不断进行
物质和能量交换的过程,一旦
物质和能量的交换停止,生物体的结构和系统就会解体。
代谢中的化
学反应可以被归纳为
代谢途径,通过一系列酶的作用将一种化
学物质转化为另一种化
学物质。酶对于
代谢来说是至关重要的,因为它们的催化作用使得生物体可以进行热
力学上难以发生的反应。当外界环境发生变化或接受来自其它细胞的信
号时,细胞也需要通过酶来实现对
代谢途径的调控,从而对这些变化和信
号做出反应。
一个生物体的
代谢机制决定了哪些
物质对于此生物体是有营养的,而哪些是有毒的。例如,一些原核生物利用硫化氢作为营养
物质,但这种气体对于动物来说却是致命的。[1]
代谢速度,或者说
代谢率,也影响了一个生物体对于食物的需求量。
代谢的一个很大的特点是:即使是差异巨大的不同物种,它们之间的基本
代谢途径也还是相似的。例如,羧酸,作为柠檬酸循环(又被称为“三羧酸循环”)中的最为
人们所知的中间产物,存在于所有的生物体中,无论是单细胞的细菌还是巨大的多细胞生物如大象。[2]
代谢中所存在的这样的相似性很可能是由于相关
代谢途径的高效率以及这些途径在进化史早期就出现而形成的结果。[3][4]
参考
文献 ^(英文)Friedrich C (1998). "Physiology and genetics of sulfur-oxidizing bacteria". Adv Microb Physiol39: 235-89. PMID 9328649.
^ 2.0 2.1(英文)Smith E, Morowitz H (2004). "Universality in intermediary metabolism". Proc Natl Acad Sci U S A101 (36): 13168-73. PMID 15340153.
^ 3.0 3.1(英文)Ebenhöh O, Heinrich R (2001). "Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems". Bull Math Biol63 (1): 21–55. PMID 11146883.
^ 4.0 4.1(英文)Meléndez-Hevia E, Waddell T, Cascante M (1996). "The puzzle of the Krebs citric acid cycle: assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution". J Mol Evol43 (3): 293–303. PMID 8703096.