我們可以很輕松地判斷一支鉛筆和一只貓哪個是生物，理由貌似很簡單，貓有生命而鉛筆沒有生命?？墒菍Α?span>生命”下一個科學(xué)的定義卻十分困難，至今還沒有一個為大多數(shù)科學(xué)家所接受的關(guān)于生命的定義。

但是，從錯綜復(fù)雜的生命現(xiàn)象中，我們?nèi)匀豢梢哉业缴锏囊恍┕残?，?strong>生命的基本特征——除病毒外，均由細胞和細胞產(chǎn)物構(gòu)成；生命表現(xiàn)出嚴謹?shù)?strong>結(jié)構(gòu)性和高度的有序性；具有新陳代謝作用；具有應(yīng)激性和適應(yīng)性；具有生長、發(fā)育、生殖的特性；具有遺傳和變異的特征……

在這些生命特征中，新陳代謝現(xiàn)象是最基本、最顯著的。新陳代謝是生命體不斷進行自我更新的過程，如果新陳代謝停止了，生命也就結(jié)束了。

一、新陳代謝的研究歷史

最早對代謝概念的描述可以追溯到公元13世紀，阿拉伯醫(yī)學(xué)家伊本·納菲斯提出：“身體和它的各個部分是處于一個分解和接受營養(yǎng)的連續(xù)狀態(tài)，因此它們不可避免地一直發(fā)生著變化?！钡谝粋€關(guān)于人體代謝的實驗是由意大利人桑托里奧于1614年完成并發(fā)表在他的著作《醫(yī)學(xué)統(tǒng)計方法》中。在書中，描述了他如何在進食、睡覺、工作、飲酒以及排泄等各項活動前后對自己的體重進行稱量，他發(fā)現(xiàn)大多數(shù)所攝入的食物最終通過他所稱的“無知覺排汗”被消耗掉了。

到了19世紀，在研究糖被酵母菌分解為酒精的過程中，法國科學(xué)家巴斯德總結(jié)出分解過程是由酵母菌細胞內(nèi)的“酵素”來催化的。他寫道：“酒精酵解是一種與生命以及酵母細胞的組織相關(guān)的，而與細胞的死亡和腐化無關(guān)的一種行為?！边@一發(fā)現(xiàn)與弗里德里?！ぞS勒在1828年發(fā)表的《關(guān)于尿素的化學(xué)合成》證明了，細胞中發(fā)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)和有機物與其他化學(xué)反應(yīng)無異，都遵循化學(xué)的基本原則。

漢斯·阿道夫·克雷布斯

Hans Adolf Krebs

20世紀初，酶首次被愛德華·比希納發(fā)現(xiàn)，這一發(fā)現(xiàn)使人們對代謝中化學(xué)反應(yīng)的研究從對細胞的生物學(xué)研究中獨立出來，同時這也標志著生物化學(xué)研究的開始。

從20世紀初開始，人們對生物化學(xué)的了解迅速增加，漢斯·阿道夫·克雷布斯是最多產(chǎn)的研究者之一，他對代謝的研究做出了重大的貢獻：他發(fā)現(xiàn)了尿素循環(huán)，隨后又與漢斯·科恩伯格合作發(fā)現(xiàn)了三羧酸循環(huán)和乙醛酸循環(huán)。由于發(fā)現(xiàn)輔酶A及其作為中間體在代謝中的重要作用，他與李普曼共同獲得1953年的諾貝爾獎。

二、新陳代謝的含義

任何活著的生物都必須不斷地獲得物質(zhì)，不斷地積累能量；同時還必須不斷地排泄廢物，不斷地消耗能量。這種生物體內(nèi)同外界環(huán)境之間不斷進行的物質(zhì)和能量交換的過程，就是新陳代謝。

新陳代謝是生物體活細胞內(nèi)全部有序的化學(xué)變化的總稱。它由兩個相反而又統(tǒng)一的過程組成，一個是同化作用過程，另一個是異化作用過程。

同化作用又叫作合成代謝，是指生物體把從外界環(huán)境中獲取的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)，并且儲存能量的變化過程。

異化作用又叫作分解代謝，是指生物體能夠把自身的一部分組成物質(zhì)加以分解，釋放出其中的能量，并且把分解的終產(chǎn)物排出體外的變化過程。

三、新陳代謝的類型

生物在長期的進化過程中，不斷地與它所處的環(huán)境發(fā)生相互作用，逐漸在新陳代謝的方式上形成了不同的類型。

新陳代謝

metabolism

根據(jù)生物體在同化作用過程中能否利用無機物制成有機物，可以將同化作用分為兩種類型——一種能夠把從外界環(huán)境中攝取的無機物轉(zhuǎn)化為組成自身的有機物并且貯藏能量，叫作自養(yǎng)型；另一類則只能從外界環(huán)境中攝取有機物轉(zhuǎn)化成自身的有機物并且貯藏能量，叫作異養(yǎng)型，如羊、狗等動物和人類。

自養(yǎng)的類型比較復(fù)雜些。通常我們熟知的是各種綠色植物，它們可以通過光合作用將從外界環(huán)境中攝取的二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為淀粉之類的有機物并貯藏能量。但是，也有某些細菌采取了不同的方式。自然界中的某些微生物，它們能以二氧化碳和無機含氮化合物來合成細胞物質(zhì)，并通過氧化外界無機物獲得生長所需要的能量。例如，硝化細菌可以利用氨和亞硝酸氧化所釋放的能量合成有機物；鐵細菌能夠氧化硫酸亞鐵，并利用氧化釋放的能量合成有機物。

根據(jù)生物體在異化作用過程中對氧的需求情況，可以將異化作用分為兩種類型：一種是必須不斷從外界環(huán)境中攝取氧來分解體內(nèi)有機物釋放能量的，叫作需氧型（或者叫作有氧呼吸型），動物、人類和絕大多數(shù)的植物屬于這種類型；另一種是在沒有氧的條件下，將體內(nèi)有機物分解釋放能量的類型，叫作厭氧型（或者叫作無氧呼吸型），如酸奶中的乳酸菌、寄生在人體內(nèi)的蛔蟲等。還有一類比較特殊的，叫作兼性厭氧型，例如，發(fā)面用的酵母菌，在有氧條件下進行有氧呼吸，將糖類分解成二氧化碳和水，并釋放能量；在無氧條件下進行無氧呼吸，將糖類分解成二氧化碳和酒精，并釋放少量能量。

綜合來看，生物的新陳代謝類型一般可以分為四種：

自養(yǎng)需氧型——這類生物能夠利用光能或無機物氧化所釋放的能量將外界環(huán)境中的無機物合成自身的組成物質(zhì)，并且貯藏能量，如綠色植物、硝化細菌、硫細菌等。這些生物在生活過程中需要氧氣的參與。

自養(yǎng)厭氧型——這類生物主要是各種光合細菌，它們能夠通過光合作用合成自身物質(zhì)并貯藏能量，但是生活在厭氧環(huán)境中，生活過程中不需要氧氣。

異養(yǎng)需氧型——這類生物在異化作用過程中，需要氧氣的參與才能將體內(nèi)的物質(zhì)分解釋放能量，如動物、植物、人類、許多種類的微生物等。

異養(yǎng)厭氧型——這類生物主要是某些種類的微生物，如乳酸菌、破傷風(fēng)桿菌等。這類生物在異化作用過程中，不需要氧氣的參與。

四、人類的新陳代謝

新陳代謝是在我們的身體內(nèi)所有活細胞中時刻不停地進行著的生命活動，其現(xiàn)象包括心臟的跳動、保持體溫和呼吸等。通常情況下，新陳代謝易受下列因素影響。

年齡——一個人越年輕，新陳代謝的速度就越快。這是由于身體在生長造成的，尤其在嬰幼兒時期和青少年時期生長速度更快，需要更多的物質(zhì)來建造自身的機體，因此新陳代謝旺盛，同化作用占主導(dǎo)地位。到了老年、晚年，人體機能日趨退化，新陳代謝就逐漸緩慢，同化作用與異化作用的主次關(guān)系也隨之轉(zhuǎn)化。一般來說，人到25歲以后，每過10年新陳代謝速度就會減緩5%～10%。研究認為，正是這種代謝速度的逐漸減緩延長了我們的壽命。

性別——男性的新陳代謝速度通常比女性的快。普遍認為，這是由于男性身體里的肌肉組織比例更大。肌肉組織即使在人休息的時候也在活動，人體內(nèi)的肌肉組織越多，越能消耗更多能量，新陳代謝速度越快。

有氧運動

運動——有氧運動是提升代謝最快捷的方式。增加運動的質(zhì)與量的確是加速新陳代謝最直接快速的方法，并且至少要達到“每周3次、每次30分鐘、運動后每分鐘心跳達130次以上”才能有助于健康。千萬別小看這短短30分鐘的運動量，它除了可以幫助消耗能量、減輕體重，更大的好處是運動之后，能將氧氣帶到全身各部位，大大提升新陳代謝率、有效分解脂肪，效果會持續(xù)數(shù)小時之久。日常步行就是最佳的運動方式，尤其適合體重過大的人。

所以，從身體保健的角度考慮，無論是減肥還是健身，最好的方式就是通過有氧運動和適度的力量型訓(xùn)練來加快新陳代謝的速度，從而保持旺盛的生命力。