同化与异化

为什么是这样

生物体内进行的全部化学反应合称代谢（代謝）。把简单物质合成为复杂物质的过程叫同化（同化），例如光合作用用 CO₂ 和 H₂O 合成糖；把复杂物质分解为简单物质的过程叫异化（異化），例如呼吸把糖分解成 CO₂ 和 H₂O。同化吸收能量，异化放出能量——有机物所含的化学能比原来的无机物多，所以「造」要花能量，「拆」能得到能量。

同化与异化靠 ATP 联系：异化放出的能量先用来合成 ATP，同化和其他生命活动再消耗 ATP。代谢的每一步都由酶（酵素）催化，在体温附近的温和条件下分成许多步依次进行。这与燃烧不同：燃烧一下子放出大量热和光，呼吸则是一点一点放能，其中一部分被 ATP 接住。

按能否自己用无机物合成有机物，生物分成两类。以 CO₂ 等无机物为原料自己合成有机物的叫独立营养生物（独立栄養生物），如植物、藻类和化能合成细菌；必须从外界摄取有机物的叫从属营养生物（従属栄養生物），如动物、真菌和多数细菌。从属营养生物同样进行同化：你把吃进的氨基酸重新连成自己的蛋白质，就是同化。

定量表达

代谢的方向可以用能量来判断。1 mol 葡萄糖完全氧化成 CO₂ 和 H₂O 放出约 2870 kJ；反过来，植物要由 6 mol CO₂ 合成 1 mol 葡萄糖，至少也要获得这么多能量，这些能量来自光。物质变化方向相反，能量差相同：同化是吸能反应，异化是放能反应。

异化放出的能量并不全部进入 ATP。按日本教材的口径，呼吸分解 1 mol 葡萄糖最多生成 38 mol ATP，约占葡萄糖能量的 40%，其余约 60% 以热的形式散失，恒温动物的体温就靠这部分热维持。同化按原料分为碳同化（炭酸同化，包括光合作用和化能合成）与氮同化（窒素同化，把 NO₃⁻ 或 NH₄⁺ 中的氮装配进氨基酸、核酸等含氮有机物）。