生命活动的典型特点是新陈代谢，新陈代谢是生物体内全部有序化学变化的总称，其中的化学变化一般都是在酶的催化作用下进行的。新陈代谢在性质上分成物质代谢和能量代谢。

从简单功能上讲，新陈代谢具有1）获得营养物质；2）将营养物质转变为自身需要结构元件，即大分子的组成前体；3）将结构元件装配成自身大分子，如蛋白质、核酸、脂质等；4）分解有机营养物质；5）提供生命活动所需的一切能量。

从能量角度分析，燃烧是我们熟悉的利用能量的一种方法，如果将有机物燃烧，可以在氧气存在的情况下分解有机物，同时释放出大量能量。生物体没有形成燃烧的温度条件，只能采用温和的物质代谢的方式降解有机物，但其本质和燃烧是一样的，只是将燃烧过程分解成多步骤的生物化学反应，生物化学反应利用蛋白酶的协助，将有机物的化学能逐级缓慢释放，并将有机物分解成为小分子物质，给生物体提供能量和结构单元。

能量代谢的总体是有机物被氧气氧化分解，因此构成能量代谢的主要环节，大多数都是氧化还原反应。氧化还原反应本质上是电子的传递，在生物体系内，由于温度比较低，电子传递需要媒介的参与下进行，电子媒介往往是催化剂。

生命能量的源头是阳光，生命吸收和存储能量的主要方式是光合作用，光合作用就是将光能转化为化学能的过程，最基本的化学反应就是将二氧化碳和水变成葡萄糖和氧气。

氧气是一种含有两个氧原子的分子，组成氧气的每个氧原子都有2个不成对电子，每个氧气分子拥有4个不成对电子，这种形式的结构让氧气具有独特的化学性质，类似于深沟底部势能最低的状态，因为这种结构使氧气具有接受4个其他不成对电子的潜能，例如4个氢原子就可以和一个氧气分子形成4个共价健结构，合成两个水分子。

光合作用最简化反应可以理解为水分子被分解为氧原子和氢原子，两个水分子分解的两个氧原子形成氧气分子，4个氢原子被固定到葡萄糖分子内，整个反应过程是利用光线提供的能量，转化为氢原子储存在葡萄糖分子内。氧化磷酸化过程是这个过程的逆过程，是氢原子和氧气分子结合成水并释放化学能的过程。

物质代谢依靠的酶催化过程，本质上是依靠能量、金属离子和自由基的效应实现，金属离子和自由基类似，都是提高活性电子，可以说生物化学反应的最重要基础是活性电子，没有活性电子的支持，生物化学反应是不可能完成的，因此可以说活性电子是生命的催化剂，或者说自由基是生命的催化剂。

利用能量作为催化的情况如，葡萄糖进入分解代谢的第一步，就是在己糖激酶的催化下，利用ATP提供的能量，将葡萄糖变成容易分解的活性状态6磷酸葡萄糖。

具有催化作用的金属离子，如铁铜镁等多数具有不成对电子，这些不成对电子能作为电子传递的暂时缓冲池，协助有机物电子从高势能向低势能转移，逐渐释放能量。在体温条件下，大多数生物化学反应都需要在酶催化条件下进行，许多蛋白酶的催化活性中心是金属离子，也就是说是金属离子提供了生物化学反应电子传递的桥梁或媒介。

自由基的特征是拥有不成对电子的基团，可以发挥金属离子的电子传递作用，也可以作为反应物参与生物氧化还原反应，如氧化磷酸化过程中，几乎所有的反应都属于金属离子参与的自由基反应。

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