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代謝（日語(yǔ)：/m??t?b?l?z?m/，來(lái)自意大利語(yǔ)：μεταβολ?/ē“改變”），又名新陳代謝，是生物體內(nèi)維持生命的物理反應(yīng)的集合。代謝是生物體維持生命的物理反應(yīng)統(tǒng)稱。這種反應(yīng)致使生物體才能生長(zhǎng)和飼養(yǎng)、保持它們的結(jié)構(gòu)以及對(duì)環(huán)境做出反應(yīng)。代謝一般被分為兩類：分解代謝可以對(duì)大的分子進(jìn)行分解以獲得能量（如細(xì)胞呼吸）；合成代謝則可以借助能量來(lái)合成細(xì)胞中的各個(gè)組分，如蛋白質(zhì)和核苷酸等。代謝是生物體不斷進(jìn)行物質(zhì)和能量的交換過(guò)程，一旦物質(zhì)和能量交換停止，生物體的生命都會(huì)結(jié)束。
代謝中的物理反應(yīng)可以歸納為代謝途徑，通過(guò)酶的作用將一種物理物質(zhì)轉(zhuǎn)化成另一種物理物質(zhì)。酶可以通過(guò)一個(gè)熱力學(xué)上便于發(fā)生的反應(yīng)來(lái)驅(qū)動(dòng)另一個(gè)無(wú)法進(jìn)行的反應(yīng)，使之顯得可行；諸如，借助ATP的酯化所形成的能量來(lái)驅(qū)動(dòng)其他物理反應(yīng)。一個(gè)生物體的代謝機(jī)制決定了什么物質(zhì)對(duì)于此生物體是有營(yíng)養(yǎng)的，而什么是有毒的。諸如，一些原核生物借助甲烷作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但這些二氧化碳對(duì)于一些生物來(lái)說(shuō)卻是致命的。代謝速率，或則說(shuō)代謝率，也影響了一個(gè)生物體對(duì)于食物的需求量。
代謝有一個(gè)特性：無(wú)論是任何大小的物種，基本代謝途徑也是相像的。諸如，乙酸，作為葡萄柚酸循環(huán)（又稱為“三乙酸循環(huán)”）中的最為人們所知的中間產(chǎn)物，存在于所有的生物體，無(wú)論是微小的單細(xì)胞真菌還是巨大的多細(xì)胞生物如小象。代謝中所存在的這樣的相像性很可能是因?yàn)橄嚓P(guān)代謝途徑的高效率以及這種途徑在演進(jìn)史初期就出現(xiàn)而產(chǎn)生的結(jié)果。
關(guān)鍵的生化物質(zhì)
動(dòng)動(dòng)物和微生物的大部份組成結(jié)構(gòu)是由三類基本生物分子所構(gòu)成，這3類分子是多肽、糖類和糖類（一般為稱為脂肪）。因?yàn)檫@種分子是維持生命所必需的，代謝既制造這種分子以用于建立細(xì)胞和組織，又在攝取食物后將食物中的那些分子消化降解以提供維持生命所需的能量。許多重要的生化物質(zhì)可以聚合在一起產(chǎn)生多聚體，如DNA和蛋白質(zhì)。這種生物大分子對(duì)于所有的生物體都是必要的組分。
多肽和蛋白質(zhì)
人源I型乙二醛酶的結(jié)構(gòu)。
蛋白質(zhì)是由線性排列多肽所組成，多肽之間通過(guò)肽鍵互相聯(lián)接。酶是最常見(jiàn)的蛋白質(zhì)，它們催化代謝中的各種物理反應(yīng)。一些蛋白質(zhì)具有結(jié)構(gòu)或機(jī)械功能，如參與產(chǎn)生細(xì)胞骨架以維持細(xì)胞形態(tài)。還有許多蛋白質(zhì)在細(xì)胞訊號(hào)傳導(dǎo)、免疫反應(yīng)、細(xì)胞粘附和細(xì)胞周期調(diào)控中飾演重要角色。
糖類
三酰甘油的結(jié)構(gòu)。
糖類是類別最多的生物分子。它們主要的結(jié)構(gòu)用途是產(chǎn)生生物膜，如細(xì)胞壁；據(jù)悉，它們也可以作為機(jī)體能量來(lái)源。糖類一般被定義為疏水性或兩性生物分子，可溶性于例如苯或甲苯等有機(jī)溶劑中。脂肪是由脂肪酸側(cè)鏈和甘油官能團(tuán)所組成的一大類脂質(zhì)化合物；其結(jié)構(gòu)為一個(gè)甘油分子上以酯鍵聯(lián)接了3個(gè)脂肪酸分子產(chǎn)生膽固醇。在此基本結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，還存在有多種變形，包括不同大小厚度的疏水骨架（如鞘脂質(zhì)中的神經(jīng)鞘氨醇官能團(tuán)）和不同類型的親水性官能團(tuán)（如磷脂中的乙酸鹽絡(luò)合物）。甾體（如固醇）是另一類由細(xì)胞合成的主要的單糖分子。
獼猴桃糖可以以直線型和環(huán)型兩種方式存在。
脂類
脂類為多烷基的醛或酮，可以以直鏈或環(huán)的方式存在。脂類是濃度最為豐富的生物分子，具有多種功能，如存儲(chǔ)和運(yùn)輸能量（諸如淀粉、糖原）以及作為結(jié)構(gòu)性組分（動(dòng)物中的纖維素和植物中的幾丁質(zhì)）。脂類的基本組成單位為脂類，包括半乳糖、果糖以及非常重要的獼猴桃糖。寡糖可以通過(guò)香豆素鍵聯(lián)接在一起產(chǎn)生雙糖，而聯(lián)接的形式更多樣就弄成黃酮。
核酸和核苷酸
DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。
DNA和RNA是主要的兩類核苷酸，它們都是由堿基聯(lián)接產(chǎn)生的直鏈分子。核苷酸分子對(duì)于遺傳信息的存儲(chǔ)和借助是必不可少的，通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯來(lái)完成從遺傳信息到蛋白質(zhì)的過(guò)程。這種遺傳信息由DNA修補(bǔ)機(jī)制來(lái)進(jìn)行保護(hù)，并通過(guò)DNA復(fù)制來(lái)進(jìn)行擴(kuò)增。一些病毒（如HIV）富含RNA基因組，它們可以借助逆轉(zhuǎn)錄來(lái)從病毒RNA合成DNA模板。核酶（如剪接體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體）中的RNA還具有類似酶的特點(diǎn)，可以催化物理反應(yīng)。單個(gè)核酸是由一個(gè)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分子聯(lián)接上一個(gè)核苷酸來(lái)產(chǎn)生。其中，核苷酸是含氮的配體，可以被分為兩類：固醇和吡啶。核酸也可以作為輔酶參與代謝官能團(tuán)的轉(zhuǎn)移反應(yīng)。
輔酶
甲基輔酶A的結(jié)構(gòu)。可以被轉(zhuǎn)移的乙胺基結(jié)合在最下端的硫原子上。
代謝中包含了種類廣泛的物理反應(yīng)，但其中大多數(shù)反應(yīng)都屬于幾類基本的富含功能性官能團(tuán)的轉(zhuǎn)移的反應(yīng)類型。這種反應(yīng)中核苷酸代謝，細(xì)胞借助一系列小分子代謝中間物來(lái)在不同的反應(yīng)之間攜帶物理官能團(tuán)。這種絡(luò)合物轉(zhuǎn)移的中間物被稱為輔酶。每一類絡(luò)合物轉(zhuǎn)移反應(yīng)都由一個(gè)特定的輔酶來(lái)執(zhí)行，輔酶同時(shí)是合成它和消耗它的一系列酶的底物。這種輔酶不斷地被生成、消耗、再被回收借助。
三乙酸腺苷（ATP）是生命體中最重要的輔酶之一，它是細(xì)胞中能量流通的普遍方式。ATP被用于在不同的物理反應(yīng)之間進(jìn)行物理能的傳遞。其實(shí)細(xì)胞中只有少量的ATP存在，但它被不斷地合成，人體三天所消耗的ATP的量積累上去可以達(dá)到自身的體重。ATP是聯(lián)接合成代謝和分解代謝的橋梁：分解代謝反應(yīng)生成ATP，而合成代謝反應(yīng)消耗ATP。它也可以作為乙酸官能團(tuán)的攜帶者參與乙酸化反應(yīng)。
維生素是一類生命所需的微量有機(jī)化合物，但細(xì)胞自身難以合成。在人類營(yíng)養(yǎng)學(xué)中，大多數(shù)的維生素可以在被修飾后發(fā)揮輔酶的功能；諸如，細(xì)胞所借助的所有的水溶性維生素都是被乙酸化或偶聯(lián)到核酸上的。煙丙酯腺固醇二核酸（NAD+，還原方式為NADH）是維生素B3（也稱鞣質(zhì)）的一種衍生物，它也是一種重要的輔酶，可以作為氫受體。數(shù)百種不同類型的酯化酶可以從它們的底物上移去電子，同時(shí)將NAD+還原為NADH。而后，這些還原方式便可以作為任何一個(gè)還原酶的輔酶，用于為酶底物的還原提供電子。煙丙酯腺固醇二核酸在細(xì)胞中存在兩種不同的方式：NADH和NADPH。NAD+/NADH多在分解代謝反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，而NADP+/NADPH則多用于合成代謝反應(yīng)中。
礦物質(zhì)和輔因子
血紅蛋白的結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)亞基顯示為藍(lán)色和白色，結(jié)合鐵的固醇顯示為紅色。來(lái)自。
無(wú)機(jī)元素在代謝中也發(fā)揮著重要的作用；其中一些在機(jī)體內(nèi)含量豐富（如鈉和鉀），而另一些則為微量元素。大概99%的喂奶植物的質(zhì)量為碳、氮、鈣、鈉、氯、鉀、氫、磷、氧和硫元素。絕大多數(shù)的碳和氮存在于有機(jī)物（如蛋白質(zhì)、脂類和脂類）中，而氫和氧則主要存在于空氣。
濃度豐富的無(wú)機(jī)元素都是作為電解質(zhì)的離子。體內(nèi)最重要的離子有鈉、鉀、鈣、鎂等金屬離子和氯離子、磷酸根離子以及碳酸氫根離子。在細(xì)胞膜的內(nèi)外維持確切的離子梯度，可以保持滲透壓和pH值的穩(wěn)定。離子對(duì)于神經(jīng)和胸肌組織也同樣不可缺乏，這是由于那些組織中的動(dòng)作電位（可以導(dǎo)致神經(jīng)訊號(hào)和胸肌收縮）是由細(xì)胞外液和細(xì)胞原生質(zhì)之間的電解質(zhì)交換來(lái)形成的。電解質(zhì)步入和離開(kāi)細(xì)胞是通過(guò)細(xì)胞膜上的離子通道蛋白來(lái)完成的。諸如，胸肌收縮依賴于坐落細(xì)胞膜和橫行小管（T-）上的離子通道對(duì)于鈣離子、鉀離子和鈉離子的流動(dòng)的控制。
過(guò)渡金屬在生物體體內(nèi)一般是作為微量元素存在的，其中鋅和鐵的濃度最為豐富。這種金屬元素被一些蛋白質(zhì)用作輔因子或則對(duì)于酶活性的發(fā)揮具有關(guān)鍵作用，比如攜氧的血紅蛋白和二溴化氫酶。這種輔因子可以與特定蛋白質(zhì)緊密結(jié)合；酶的輔因子會(huì)在催化過(guò)程中被轉(zhuǎn)化，這種輔因子總是能否在催化完成后回到起始狀態(tài)。
分解代謝
分解代謝（又稱為異化作用）是一系列裂解大分子的反應(yīng)過(guò)程的統(tǒng)稱，包括裂解和氧化食物分子。分解代謝反應(yīng)的目的是為合成代謝反應(yīng)提供所需的能量和反應(yīng)物。分解代謝的機(jī)制在生物體中不盡相同，如有機(jī)營(yíng)養(yǎng)菌分解有機(jī)分子來(lái)獲得能量，而無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)菌借助無(wú)機(jī)物作為能量來(lái)源，光能借助菌則才能吸收陽(yáng)光并轉(zhuǎn)化為可借助的物理能。但是，所有那些代謝方式都須要氧化還原反應(yīng)的參與，反應(yīng)主要是將電子從還原性的供體分子（如有機(jī)分子、水、氨、硫化氫、亞鐵離子等）轉(zhuǎn)移到受體分子（如二氧化碳、硝酸鹽、硫酸鹽等）。[26]在植物中，這種反應(yīng)還包括將復(fù)雜的有機(jī)分子分解為簡(jiǎn)單分子（如氧氣和水）。在光合生物（如動(dòng)物和藻類）中，這種電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)并不釋放能量，而是用作存放所吸收光能的一種形式。
植物中最普遍的分解代謝反應(yīng)可以被分為三個(gè)主要步驟：首先，大分子有機(jī)化合物，如蛋白質(zhì)、多糖或脂質(zhì)被消化分解為小分子組分；之后，這種小分子被細(xì)胞攝取并被轉(zhuǎn)化為更小的分子，一般為?；o酶A，此過(guò)程中會(huì)釋放出部份能量；最后，輔酶A上的乙胺基團(tuán)通過(guò)葡萄柚酸循環(huán)和電子傳遞鏈被氧化為水和氧氣，并釋放出能量，這種能量可以通過(guò)將煙丙酯腺固醇二核酸（NAD+）還原為NADH而以物理能的方式被存儲(chǔ)上去。
消化
淀粉、蛋白質(zhì)和纖維素等大分子多聚體不能很快被細(xì)胞所吸收，須要先被分解為小分子單體之后才會(huì)被用于細(xì)胞代謝。有多種消化性酶還能降解這種多聚體，如蛋白酶可以將但蛋白質(zhì)降解為氨基酸片段或多肽，鞣質(zhì)酯化酶可以將黃酮分解為糖原。
微生物只是簡(jiǎn)單地分泌消化性酶到周圍環(huán)境中，而植物則只能由其消化系統(tǒng)中的特定細(xì)胞來(lái)分泌這種酶。由那些坐落細(xì)胞外的酶分解獲得的多肽或脂類接著通過(guò)血液將蛋白被運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)。
蛋白質(zhì)、糖類、脂肪的代謝簡(jiǎn)化圖。
來(lái)自有機(jī)物的能量
脂類的分解代謝即是將糖鏈分解為更小的單位。一般一旦糖鏈被分解為寡糖后就可以被細(xì)胞所吸收。步入細(xì)胞內(nèi)的糖，如獼猴桃糖和果糖，都會(huì)通過(guò)糖酵解途徑被轉(zhuǎn)化為乙醇胺類并形成部份的ATP。乙醇胺類是多個(gè)代謝途徑的中間物，但其大部份會(huì)被轉(zhuǎn)化為甲基輔酶A并步入葡萄柚酸循環(huán)。其實(shí)葡萄柚酸循環(huán)才能形成ATP，但其最重要的產(chǎn)物是NADH——由甲基輔酶A被氧化來(lái)提供電子并由NAD生成，同時(shí)釋放出無(wú)用的氣體。在無(wú)氧條件下，糖酵解過(guò)程會(huì)生成乳酸鹽，即由乳酸酯化酶將酰氯絡(luò)合物轉(zhuǎn)化為乳酸鹽，同時(shí)將NADH又氧化為NAD+，致使NAD可以被循環(huán)利用于糖酵解中。另中學(xué)降解獼猴桃糖的途徑是乙酸戊糖途徑，該途徑可以將輔酶煙丙酯腺固醇二核酸乙酸（NADP+）還原為NADPH，并生成戊糖，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（合成核酸的重要組分）。
脂肪是通過(guò)酯化作用分解為脂肪酸和甘油。甘油可以步入糖酵解途徑，通過(guò)β-氧化被分解并釋放出甲基輔酶A，而甲基輔酶A如上所述步入葡萄柚酸循環(huán)。脂肪酸同樣通過(guò)氧化被分解；在氧化過(guò)程中脂肪酸可以釋放出比脂類更多的能量，這是由于脂類結(jié)構(gòu)的含氧比列較低。
多肽既可以被用于合成蛋白質(zhì)或其他生物分子核苷酸代謝，又可以被氧化為尿素和氣體以提供能量。氧化的第一步是由膽紅素將多肽上的甲基去除，甲基隨即被送入尿素循環(huán)，而留下的脫去甲基的碳骨架以酮酸的方式存在。有多種酮酸（如α-酮戊二酸，由脫去甲基的丁酸所產(chǎn)生）是青檸酸循環(huán)的中間物。據(jù)悉，生糖多肽（aminoacid）才能通過(guò)糖異生作用被轉(zhuǎn)化為獼猴桃糖（具體內(nèi)容見(jiàn)下文）。