4.1.4新陳代謝的特點
雖然新陳代謝過程包括成千上萬的生物化學反應，並且許多反應又相互聯係，構成了複雜的代謝網絡，但各種反應具有如下共同特點：
（1）酶的催化作用和輔酶及輔基
生物體內大量的生物化學反應，幾乎全是在酶的催化作用下完成的。酶的成分主要是蛋白質，部分酶是RNA。在細胞內，酶分布在細胞膜、各種細胞器、胞質溶膠以及細胞核等處，催化著各類生物化學反應的進行。
參與新陳代謝反應的酶主要是蛋白酶，它們有的是單純蛋白，如脲酶、蛋白酶、澱粉酶、脂肪酶和核酸酶等。但另外的一些酶，如催化氧化還原反應的氧化還原酶類，許多除了酶蛋白（也稱為脫輔基酶蛋白）的成分外，還有輔酶或者輔基的存在。
輔酶（或輔基）的種類少，而酶的種類多，所以一種輔酶（或輔基）可以與多種酶蛋白結合。
（2）代謝途徑存在類似模式
雖然生物體內的代謝途徑數量巨大，但它們存在著類似的模式。這表現在不同生物中存在著大量相似的代謝反應，例如糖酵解途徑不僅存在於低等原核生物大腸杆菌中，也存在於高等生物——人的體內。
（3）複雜的代謝途徑中存在著一些關鍵步驟
雖然每一條代謝途徑均存在著多步的反應，但各個步驟的反應特點不同。大多數的反應是可逆的，隻有少數反應不可逆。這些不可逆步驟決定了整個代謝途徑的不可逆性，成為代謝途徑的限速步驟，尤其是第一步不可逆的限速步驟最為重要。例如，在糖酵解中，共十步反應，其中有三步反應不可逆，稱為糖酵解中關鍵的限速步驟。
（4）代謝網絡之間具有物質和能量的聯係
各個代謝途徑之間，通過共同的中間代謝物或過渡步驟銜接，使它們互相聯係起來，構成複雜的代謝網絡。並通過這些網絡，實現各種物質代謝的協調和它們之間的相互轉化。另外，各代謝途徑之間有能量關聯。合成代謝消耗能量，分解代謝釋放能量，二者通過ATP等高能化合物作為能量載體而聯係起來。
4.1.5新陳代謝的能源
新陳代謝包括物質代謝與能量代謝。在分解代謝過程中，營養物質蘊藏的化學能被釋放出來，這些化學能經過轉化，便成了機體各種生命活動的能源，所以說分解是代謝的放能反應。而在合成代謝過程中，需要供給能量，因此是吸能反應。可見，在新陳代謝過程中，物質的變化與能量的代謝是緊密聯係著的。生物體內物質代謝過程中所伴隨的能量釋放、轉移和利用等，稱為能量代謝。
（1）“通用貨幣”——ATP
ATP是生物體生命活動的直接能源物質，各種生命活動所需要的能量都是由ATP直接提供的，如細胞的分裂、肌肉收縮等。ATP是一種高能磷酸化合物，在細胞中，它與二磷酸腺苷（ADP）的相互轉化實現儲能和放能，從而保證細胞各項生命活動的能量供應。ATP是生物體內最重要的提供直接能源物質。因此，ATP成為所有活細胞中能量的“通用貨幣”。
在生物體內，生成ATP的途徑主要有兩條：一條是植物體內含有葉綠體的細胞，在光合作用的光反應階段生成ATP；另一條是所有活細胞都能通過細胞呼吸生成ATP通過磷酸化作用合成。ATP與ADP可迅速轉化，保持一種平衡。ADP轉化成ATP過程，需要能量，對於動物、人、真菌和大多數細胞來說，均來自細胞進行有氧呼吸作用時有機物分解所釋放的能量。但是對於綠色植物來說，除了依賴呼吸作用所釋放的能量外，在葉綠體內進行光合作用時，ADP轉化為ATP還利用了光能。
（2）不能甩掉的脂肪——其他的能源物質
動植物和微生物的大部分組成結構是由三類基本生物分子所構成的，這三類分子是蛋白質、糖類和脂類（通常稱脂肪）。由於這些分子是維持生命所必需的，代謝就是製造這些分子以用於構建細胞和組織，又在攝入食物後將食物中的這些分子消化降解以提供維持生命所需的能量。其中，生命活動所利用的能量有大約70%是由糖類提供的，所以糖類是生命活動的主要能源物質。脂肪儲存能量的效率最高，是蛋白質和糖類的兩倍多，因此脂肪是生物體儲存能量的重要物質。在動物的皮下、腸係膜、大網膜等處儲存有大量的脂肪，它們可以儲存能量，同時還可以減少體內熱量散失，有利於維持體溫恒定。在植物體內也有脂肪，如花生油、菜籽油等就是從花生和油菜籽中提取的。糖類、蛋白質及脂肪在分解代謝反應過程中均可以釋放能量，維持生命活動，所以也是重要的能源物質。
另外，在生物體內的高能磷酸化合物除了ATP外，還有磷酸肌酸等，但磷酸肌酸中儲存的能量尚不能直接用於各項生命活動，必須轉移到ATP中後才能被生命活動利用。其反應過程為：ADP+Pi～肌酸→ATP+肌酸。這個反應的速度很快，特別是當生物體內的ATP被大量消耗時，這種快速的轉移高能磷酸鍵的反應能及時滿足生理需要。所以這一類能源物質也稱為輔助能源。
4.2呼吸作用
為什麼要給農作物鬆土？為什麼臥室不宜多放花草？怎樣才能延長蔬菜、水果的儲存時間？
生物的生命活動都需要消耗能量，而這些能量主要來自生物體內的呼吸作用。生物體內的有機物在細胞內經過一係列的氧化分解，最終生成二氧化碳或其他產物，並且釋放出能量的總過程，就是呼吸作用（又叫生物氧化）。呼吸作用，是生物體在細胞內將有機物氧化分解並產生能量的化學過程，是所有的動物和植物都具有的生命活動。無論是不是自養型生物，細胞內完成生命活動所需要的能量，都來自呼吸作用。
呼吸作用的目的，是通過釋放食物裏的能量，來產生細胞的直接能源物質——ATP。呼吸作用通過一連串的反應，使食物中的能量放出。在呼吸作用中，三大營養物質碳水化合物、蛋白質和脂質的基本組成單位——葡萄糖、氨基酸和脂肪酸，被分解成更小的分子，通過數個步驟，將能量轉移到還原性氫中，最後經過一連串的電子傳遞鏈，氧化分解生成水和二氧化碳。原本儲存在其中的能量，則轉移到ATP分子上，供生命活動使用。
4.2.1呼吸作用的類型
生物的呼吸作用包括有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。
（1）有氧呼吸
生物進行呼吸作用的主要形式是有氧呼吸。有氧呼吸是指細胞在氧的參與下，通過酶的催化作用，把糖類等有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，同時釋放大量能量的過程。有氧呼吸是高等動物和植物進行呼吸作用的主要形式，因此，通常所說的呼吸作用就是指有氧呼吸。細胞進行有氧呼吸的主要場所是線粒體。一般說來，葡萄糖是細胞進行有氧呼吸時最常用的物質。
有氧呼吸是一係列酶促反應。在這個過程中，有機物逐步氧化降解並釋放所儲存的能量，其中一部分能量轉變為熱能而散失，另一部分以ATP形式儲存，供生物體生命活動所用，如體內有機物的合成、物質的吸收和運輸、生長、運動和繁殖等。單細胞的原生動物沒有專門的呼吸器官，通過體表與水之間進行氣體交換，把溶解在水中的氧氣吸進體內，把體內的二氧化碳排到水中。而大部分動物和人體內有專門的呼吸器官，並有內呼吸與外呼吸之分。植物沒有專門的呼吸器官，呼吸作用主要在細胞內的線粒體中進行。
（2）無氧呼吸
生物進行呼吸作用的主要形式是有氧呼吸。那麼，生物在無氧條件下能不能進行呼吸作用呢？科學家通過研究發現，生物體內的細胞在無氧條件下能夠進行另一類型的呼吸作用——無氧呼吸。
無氧呼吸，又稱厭氧呼吸，是指細胞在無氧條件下氧化有機物，同時釋放能量的過程。無氧呼吸通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物質分解成為不徹底的氧化產物，如乳酸、酒精，同時釋放出少量能量的過程，則習慣上稱為發酵。
高等植物在水淹的情況下，可以進行短時間的無氧呼吸，將葡萄糖分解為酒精和二氧化碳，並且釋放出少量的能量，以適應缺氧的環境條件。高等動物和人體在劇烈運動時，盡管呼吸運動和血液循環都大大加強了，但是仍然不能滿足骨骼肌對氧的需要，這時骨骼肌內就會出現無氧呼吸，產生乳酸，這就是你在劇烈運動後感到肌肉酸痛的原因。此外，還有一些高等植物的某些器官在進行無氧呼吸時也可以產生乳酸，如馬鈴薯塊莖、甜菜塊根等。
這也是為什麼水稻田要排水曬田、旱地作物需要中耕鬆土、低窪地應該開溝排水等。這些都在改善土壤的通氣，促進植物的有氧呼吸，減少無氧呼吸。同樣在果實和蔬菜儲藏中，要調節儲藏室的氧的濃度，降低儲藏溫度，防止這些含澱粉的組織進行無氧呼吸，產生酒精。因為過多的酒精會殺死組織細胞，引起組織腐爛。另外，工業上利用厭氧細菌進行發酵，可獲得各種代謝產品，如利用乳酸細菌發酵，製作泡菜和酸奶；利用酵母菌發酵產生酒精的原理進行釀酒等。
（3）有氧呼吸和無氧呼吸的區別
有氧呼吸是細胞在氧氣的參與下，通過酶的催化作用，把糖類等有機物徹底氧化分解，產生出二氧化碳和水，同時釋放出大量的能量的過程。而無氧呼吸過程沒有分子氧參與，其氧化後的不完全氧化產物主要是酒精。
在高等植物中常將無氧呼吸稱為發酵，其不完全氧化產物為酒精時稱為酒精發酵，為乳酸時則稱為乳酸發酵。在缺氧條件下，隻能進行無氧呼吸，暫時維持其生命活動。無氧呼吸最終會使植物受到危害。其原因是：一方麵可能是由於有機物進行不完全氧化、產生的能量較少，於是，由於巴斯德效應，加速糖酵解速率，以補償低的ATP產額。隨之又會造成不完全氧化產物的積累，對細胞產生毒性。另一方麵，無氧呼吸也加速了糖的消耗，有耗盡呼吸底物的危險。
植物有氧呼吸過程中，中間產物丙酮酸必須進入線粒體才能被分解成二氧化碳。
對生物體來說，呼吸作用具有非常重要的生理意義，這主要表現在以下兩個方麵：
1）呼吸作用能為生物體的生命活動提供能量。呼吸作用釋放出來的能量，一部分轉變為熱能而散失，另一部分儲存在ATP中。ATP在酶的作用下分解，就把儲存的能量釋放出來，用於生物體的各項生命活動，如細胞的分裂、植株的生長、礦質元素的吸收、肌肉的收縮、神經衝動的傳導等。