新陈代谢

气供应充分时，细胞中其他含有碳、氢、氧元素的有机物（如脂肪酸、甘油等），大多数能氧化分解，最终生成CO2、水和ATP，只是在生物总能量的供应中，其他物质的分解一般不如葡萄糖氧化那么重要。细胞中含氮有机物（如氨基酸）的分解要复杂得多。分子中的碳氢部分的分解大多与葡萄糖或脂肪酸的分解汇合。分子中的含氮部分，常转变成不同的含氮终产物排出体外。人尿中的尿素就是由氨基酸的氨基部分变成的。不同动物的含氮终产物并不相同。活细胞能合成多种特有的物质。合成代谢十分复杂和重要，尤其是在生物生长或受伤复原的时候。各种生物的合成代谢也比分解代谢有更多的差异。合成代谢是消耗能量的过程，一种物质的生成往往也要经过数十步化学反应。＋，是由成百上千的氨基酸组成的。各种氨基酸必须通过消耗ATP的某种方式预先“活化”，方能按照一定顺序聚合生成特定的蛋白质。又如重要遗传物质脱氧核糖核酸（DNA）含有多个脱氧核苷酸单位。各种脱氧核苷酸也必须先消耗ATP转变成具有较高能量的脱氧核苷三磷酸化合物，才可作为DNA的直接合成原料。生物细胞中其他物质合成时，也几乎都要消耗ATP。动物总是利用食物中现成的有机材料转化成自身需要的有机物质。但是，动物不能合成某几种氨基酸、某几种脂肪酸和几乎所有的维生素。因而这些必要的物质都直接取自食物。植物种子贮存大量有机养料，在萌发前和萌发时，种子中的代谢活动与动物细胞中的代谢活动有很多相似之处。植物只需要空气、水、无机盐，以及简单的无机氮源（常是氨或硝酸盐）就可生存。通过光合作用，植物能“捕捉”太阳的辐射能，将CO2和水合成葡萄糖，再由葡萄糖合成自身所需的一切物质。人和动物的食物直接或间接（通过其他动物）来自植物。合成代谢和分解代谢同时进行，而且密切相关。许多合成代谢的原料来自分解代谢的中间产物，动物合成代谢所需的能量也取自分解代谢。但某物质与其特定产物间的分解代谢途径和相应的、方向相反的合成途径并不相同。分解途径和合成途径可能具有不同的反应中间物或在中间步骤中利用不同的酶促反应。如葡萄糖在肝脏中通过10步连续的酶促反应分解成丙酮酸，而在丙酮酸转变成葡萄糖的合成途径中只有8步反应为相应酶促反应的逆反应，有2步反应则被另外完全不同的酶促反应所代替。同样，从氨基酸合成蛋白质，以及从乙酰辅酶A合成脂肪酸，也不是蛋白质分解产生氨基酸和脂肪酸分解成乙酰辅酶A途径的逆行。在两种物质间具有不同的合成和分解代谢途径，看起来是浪费，但从能量角度看，合成代谢途径（耗能）必与分解代谢途径（产能）不同；合成代谢与分解代谢分别、独立地进行有利于生物对代谢的调节控制。细胞代谢遵循最经济的原则进行。产能的分解代谢总速度并不是简单地被细胞能源物质的可用率或浓度控制，而是被细胞对能（ATP）的需要调节。因此，细胞适应任何时候能量利用的速度，仅消耗刚够用的营养物。分解代谢对能量需要的变化十分敏感，能很快适应细胞的需求。如蝇飞行时，由于飞行肌对ATP的突然需要，在不到1秒钟内，氧气和能源物质的消耗速度增加了100倍。又如，生长中的细胞合成氨基酸的速度和比例正好满足某一时刻组装新生蛋白质的需要；在20种基本氨基酸中，没有一种超产或不足。许多动物和植物可以贮存供能和供碳的营养物如脂肪和糖类，但一般不能贮存蛋白质、核酸或简单的前体物质。这些物质在细胞需要时才合成，而且只合成所需要的量。植物种子和卵细胞是例外，它们常贮存大量蛋白质作为胚生长时的氨基酸来源。
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