新陳代謝的概念
新陳代謝是生物體中所有有序化學變化的總稱。它包括物質代謝和能量代謝兩個方面。
物質代謝:指生物與外界環境的物質交換和生物體內物質的轉化。
能量代謝:指生物與外界環境進行能量交換以及生物體內能量轉化的過程。
在新陳代謝的過程中,既有同化,也有異化。
同化作用(同化作用:又稱合成代謝)是指生物將從外界環境中獲得的營養物質轉變為自身成分並儲存能量的過程。
異化:(也稱分解代謝)是指生物體能夠分解原有的某些成分,釋放能量,將分解的最終產物排出體外的變化過程。
新陳代謝中同化、異化、物質代謝和能量代謝的關系可以用左邊的表格來概括:
新陳代謝的基本類型
在長期的進化過程中,生物不斷地與其環境相互作用,以新陳代謝的方式逐漸形成不同的類型。根據自然界生物同化和異化的方式不同,新陳代謝的基本類型可以分為以下幾類。
三種類型的同化
根據生物在同化過程中能否利用無機物產生有機物,代謝可分為自養、異養和兼性三種。
自養綠色植物直接從外界環境中吸收無機物,通過光合作用使無機物變成復雜的有機物,儲存能量維持自身的生命活動。這種代謝類型屬於自養型。少數幾種細菌不能進行光合作用,但可以利用外界環境中某些無機物氧化釋放的能量制造有機物,並依靠這些有機物氧化分解釋放的能量維持自身的生命活動。這種合成叫做化學合成。例如,硝化細菌可以將土壤中的氨(NH3)轉化為亞硝酸(HNO2)和硝酸(HNO3),並利用這種氧化過程釋放的能量合成有機物。簡而言之,生物體在同化過程中,可以將從外界環境中攝入的無機物轉化為自身的成分,並儲存能量。這種代謝類型稱為自養。
異養的人和動物不能像綠色植物壹樣進行光合作用,也不能像硝化細菌壹樣進行化學合成。它們只能依靠外部環境中現成的有機物來維持自身的生命活動。這種代謝類型屬於異養型。此外,真菌和大多數腐生或寄生的細菌的代謝類型也屬於異養型。總之,生物在同化過程中,將從外界環境中吸收的現成有機物轉化為自身的組成物質,並儲存能量。這種代謝類型稱為異養。
壹些兼性生物(如紅孢菌)可以利用光能固定二氧化碳,合成無有機物的有機物,從而滿足自身的生長發育需要;當有現成的有機物時,這些生物就會利用現成的有機物來滿足自身的生長發育需要。
異化的三種類型根據異化過程中生物體的需氧量,代謝的基本類型可分為有氧、無氧和兼性無氧。
大多數動植物需要生活在富氧的環境中。在異化過程中,它們必須不斷地從外界環境中吸收氧氣來氧化分解體內的有機物並釋放能量,以維持自身的生命活動。這種代謝型叫有氧型,也叫有氧呼吸型。
厭氧生物包括少數動物,如乳酸菌和寄生在動物體內的寄生蟲。在缺氧的情況下,它們仍能氧化體內的有機物,獲得維持自身生命活動所需的能量。這種類型的代謝稱為無氧,也稱為無氧呼吸。
兼性厭氧生物在氧氣充足的情況下進行有氧呼吸,將有機物完全分解為二氧化碳和水,而在缺氧的情況下,下巴中的有機物沒有完全分解為乳酸或酒精和水。典型的兼性厭氧生物是酵母。