黑箱中的故事：新陈代谢
任何生物都必须不断地吃，不断地排泄，吃进有用的，排出没用的。如果把人体看成是一个黑箱，这个黑箱在吃排之间到底发生了什么？变化是肯定的，其中的化学变化就是新陈代谢。
这个黑箱有很多的管道与外界相通，如呼吸道、消化道、泌尿道、生殖道。管道中的物质也会发生化学反应，比如胃酸与食物的酸碱反应，比如肠道中蛋白质变成氨基酸。学者们把这些管道中的化学变化也纳入人体的新陈代谢。
化学反应的特点是有新物质生成和能量转变，所以新陈代谢就是身体中旧物变新物的各种化学反应，并伴随能量转变。身体的这种旧物变新物，不同于用砖头盖房子，吃进的肉不能直接变成自己的肉，能量利用也不同于汽油燃烧，直接从大分子变成二氧化碳和水而获得能量。食物中的蛋白质、淀粉、脂肪等大分子物质必须经过消化，由大分子物质变成小分子物质后才能被身体利用，比如氨基酸、单糖、甘油等。
有学者说人体细胞每分钟发生几百万次的化学反应，其中很多是有酶参与的催化作用。酶能在机体十分温和的条件下，高效催化各种生物化学反应，有点像点燃汽油的火柴、引爆炸药的雷管。如果真能制造出武打小说中的“化骨水”，那它一定是各种酶的组合。一种酶只能催化一种或一类化学反应，呈现高度专一性，就像锁与钥匙的关系。专一性保证了体内化学变化的有序，比如白化病患者，他们的皮肤、毛发都是白的，无黑色素形成，原因就是由于体内缺乏酪氨酸酶。所以，教科书给新陈代谢的定义是体内有序化学变化的总称。
人没一只手能活，没一只脚也能活，但没有了心肺就不能活。人体维持心跳、呼吸等基本生命活动所必需的最低能量代谢称为基础代谢，它用基础代谢率来衡量。基础代谢率指人体在18～25℃室温中，空腹、平卧并处于清醒、安静的基础状态下的能量代谢率，与人的性别、年龄、身高、体重、健康状况有关。汽车怠速是维持发动机不死火的最小转速，人的基础代谢与它类似。人是恒温动物，体内很多的化学反应需要在一定的体温下进行，包括起重要作用的酶，体温降低在医师眼里很可怕，普通人也知道身体冰凉意味着什么。
新陈代谢可分物质代谢和能量代谢，并由两个过程组成，即同化作用、异化作用。同化作用又叫合成代谢，指把可利用的物质转化为自身物质；异化作用又叫分解代谢，可以将自身物质分解。同化作用储存能量；异化作用释放能量。新陈代谢有三大功能：①将消化道获取的营养物质转变为自身需要的结构元件，总体是大分子变小分子。②将小分子装配成自身的大分子，存储能量，例如蛋白质、核酸、脂质等。③分解有机物质，提供生命活动所需的能量。(https://www.daowen.com)
在同化作用中，植物能利用环境中氮、二氧化碳和水等无机物转化成自身的淀粉、纤维素等有机物（光合作用），少数细菌如硝化细菌也有类似功能。人、动物和绝大多数的微生物没有这种功能。根据这种功能，新陈代谢可以分为自养型、异养型和兼性营养型三种。绿色植物是自养型。人和动物是异养型，只能利用有机物来进行身体的同化作用。有些生物如红螺菌是兼性营养型，有异养条件时就异养，无则自养。
在异化作用中，根据对氧的需求情况，新陈代谢可以分为需氧型、厌氧型和兼性厌氧型三种。人是需氧型，绝大多数的动物和植物须摄取氧以氧化分解体内的有机物。乳酸菌和寄生虫等是厌氧型，它们在缺氧时仍能够将体内的有机物分解。兼性厌氧型，指酵母菌这一类生物，它们在氧气充足时进行有氧呼吸，把有机物分解为二氧化碳和水，在缺氧时，把有机物不彻底地分解为乳酸或酒精和水。
蛋白质是人体的重要组成成分，其新陈代谢极为重要，总的路径是外来蛋白质→氨基酸→自身蛋白质。有大量科学家从事这方面的研究，很多诺贝尔奖授予了他们。蛋白质如何分解为氨基酸？科学家们已经发现细胞外的（比如消化道中的蛋白质降解酶），还有细胞内的溶酶体，它们能够在细胞内、外分解蛋白质。2004年，诺贝尔化学奖授予三位科学家，以表彰他们发现泛素（一种多肽）调节的蛋白质降解。细胞对不需要的蛋白质贴上标签，贴上标签的蛋白质很快被细胞中的蛋白质酶分解，贴标签的过程被称为“死亡之吻”。“死亡之吻”很快赢得满堂喝彩，人们很容易想象到，如果生产出各种各样的专门治疗疾病（如癌症）的蛋白质标签该有多好。
细胞内的糖类、脂类等能源物质不能被细胞直接利用，三磷酸腺苷（ATP）分解形成二磷酸腺苷（ADP）过程中释放的能量才是细胞的直接能量来源。ATP是体内生理活动所需能量的载体，故称为“能量分子”，它的发现获得1997年度的诺贝尔化学奖。ADP磷酸化转变为ATP，它利用有机物（包括糖、脂、氨基酸等）在分解过程中释放的能量，是个储能过程，ATP转化为ADP是能量使用过程。ATP是生物体的直接能源，是细胞能量代谢的“通用货币”。氰化物几分钟要人命，其毒理就是阻止了ATP的生成。