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	<title>集智百科 - 复杂系统|人工智能|复杂科学|复杂网络|自组织 - 用户贡献 [zh-cn]</title>
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		<title>随机过程</title>
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		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;{{#seo:&lt;br /&gt;
|keywords=维纳运动,布朗运动,概率论&lt;br /&gt;
|description=被广泛用作以随机方式变化的系统和现象的数学模型&lt;br /&gt;
}}[[File:BMonSphere.jpg|thumb|球体表面维纳或布朗运动过程的计算机模拟实现。维纳过程被广泛认为是概率论中研究最多和中心的随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to4722&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Joseph L. Doob|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=7Bu8jgEACAAJ|year=1990|publisher=Wiley|pages=46, 47}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page2922&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=29}}&amp;lt;/ref&amp;gt;|链接=https://wiki.swarma.org/index.php/%E6%96%87%E4%BB%B6:BMonSphere.jpg]]&lt;br /&gt;
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在[https://wiki.swarma.org/index.php/%E6%A6%82%E7%8E%87%E8%AE%BA 概率论]及相关领域中，'''随机过程 stochastic process'''（或random process）是一个数学对象，通常被定义为随机变量的集合。给出对一个随机过程的解释，该过程表示某个系统随机的数值随时间的变化，例如细菌种群的增长，电流由于热噪声而波动，或者一个气体分子的运动。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to4722&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen199922&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Emanuel Parzen|title=Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=0mB2CQAAQBAJ|year= 2015|publisher=Courier Dover Publications|isbn=978-0-486-79688-8|pages=7, 8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=q0lo91imeD0C|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;:022&amp;quot;&amp;gt;{{Cite book|title=Markov Chains: From Theory to Implementation and Experimentation|last=Gagniuc|first=Paul A.|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|year=2017|isbn=978-1-119-38755-8|location= NJ|pages=1–235}}&amp;lt;/ref&amp;gt;随机过程被广泛用作以随机方式变化的系统和现象的数学模型。它们在许多学科都有应用，比如生物学&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bressloff201422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Paul C. Bressloff|title=Stochastic Processes in Cell Biology|url=https://books.google.com/books?id=SwZYBAAAQBAJ|year=2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-08488-6}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，化学 &amp;lt;ref name=&amp;quot;Kampen201122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=N.G. Van Kampen|title=Stochastic Processes in Physics and Chemistry|url=https://books.google.com/books?id=N6II-6HlPxEC|year=2011|publisher=Elsevier|isbn=978-0-08-047536-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 生态学,&amp;lt;ref name=&amp;quot;LandeEngen200322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Russell Lande|author2=Steinar Engen|author3=Bernt-Erik Sæther|title=Stochastic Population Dynamics in Ecology and Conservation|url=https://books.google.com/books?id=6KClauq8OekC|year=2003|publisher=Oxford University Press|isbn=978-0-19-852525-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 神经科学&amp;lt;ref name=&amp;quot;LaingLord201022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Carlo Laing|author2=Gabriel J Lord|title=Stochastic Methods in Neuroscience|url=https://books.google.com/books?id=RaYSDAAAQBAJ|year=2010|publisher=OUP Oxford|isbn=978-0-19-923507-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;, 物理学&amp;lt;ref name=&amp;quot;PaulBaschnagel201322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Wolfgang Paul|author2=Jörg Baschnagel|title=Stochastic Processes: From Physics to Finance|url=https://books.google.com/books?id=OWANAAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-319-00327-6}}&amp;lt;/ref&amp;gt;, 图像处理, 信号处理,&amp;lt;ref name=&amp;quot;Dougherty199922&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Edward R. Dougherty|title=Random processes for image and signal processing|url=https://books.google.com/books?id=ePxDAQAAIAAJ|year=1999|publisher=SPIE Optical Engineering Press|isbn=978-0-8194-2513-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 控制理论, &amp;lt;ref name=&amp;quot;Bertsekas199622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Dimitri P. Bertsekas|title=Stochastic Optimal Control: The Discrete-Time Case|url=http://www.athenasc.com/socbook.html|year=1996|publisher=Athena Scientific]|isbn=1-886529-03-5}}&amp;lt;/ref&amp;gt;  [https://wiki.swarma.org/index.php/%E4%BF%A1%E6%81%AF%E8%AE%BA 信息论],&amp;lt;ref name=&amp;quot;CoverThomas2012page7122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Thomas M. Cover|author2=Joy A. Thomas|title=Elements of Information Theory|url=https://books.google.com/books?id=VWq5GG6ycxMC=PT16|year=2012|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-58577-1|page=71}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 计算机科学,&amp;lt;ref name=&amp;quot;Baron201522&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Michael Baron|title=Probability and Statistics for Computer Scientists, Second Edition|url=https://books.google.com/books?id=CwQZCwAAQBAJ|year=2015|publisher=CRC Press|isbn=978-1-4987-6060-7|page=131}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 密码学&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Jonathan Katz|author2=Yehuda Lindell|title=Introduction to Modern Cryptography: Principles and Protocols|url=https://archive.org/details/Introduction_to_Modern_Cryptography|year=2007|publisher=CRC Press|isbn=978-1-58488-586-3|page=[https://archive.org/details/Introduction_to_Modern_Cryptography/page/n44 26]}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 和 电信学.&amp;lt;ref name=&amp;quot;BaccelliBlaszczyszyn200922&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=François Baccelli|author2=Bartlomiej Blaszczyszyn|title=Stochastic Geometry and Wireless Networks|url=https://books.google.com/books?id=H3ZkTN2pYS4C|year=2009|publisher=Now Publishers Inc|isbn=978-1-60198-264-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 此外，金融市场中看似随机的变化促进了随机过程在金融领域的广泛应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele200122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=H06xzeRQgV4C|year=2001|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95016-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MusielaRutkowski200622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Marek Musiela|author2=Marek Rutkowski|title=Martingale Methods in Financial Modelling|url=https://books.google.com/books?id=iojEts9YAxIC|year= 2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-26653-2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Shreve200422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Steven E. Shreve|title=Stochastic Calculus for Finance II: Continuous-Time Models|url=https://books.google.com/books?id=O8kD1NwQBsQC|year=2004|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-40101-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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应用和现象研究反过来又启发了新随机过程的提出。这种随机过程的例子包括维纳过程（Wiener process）或布朗运动过程（Brownian motion process，“布朗运动”可以指物理过程，也被称为“布朗运动”，以及随机过程，一个数学对象，但为了避免歧义，本文使用“布朗运动过程”或“维纳过程”来表示后者，其风格类似于：例如吉赫曼和斯科罗霍德 &amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod196922&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 或罗森布拉特&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenblatt196222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Murray Rosenblatt|title=Random Processes|url=https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0|url-access=registration|year=1962|publisher=Oxford University Press}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）使用路易斯·巴切勒来研究巴黎证券交易所的价格变化，&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter200422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|last1=Jarrow|first1=Robert|title=A Festschrift for Herman Rubin|last2=Protter|first2=Philip|chapter=A short history of stochastic integration and mathematical finance: the early years, 1880–1970|year=2004|pages=75–80|issn=0749-2170|doi=10.1214/lnms/1196285381|citeseerx=10.1.1.114.632|series=Institute of Mathematical Statistics Lecture Notes - Monograph Series|isbn=978-0-940600-61-4}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 以及爱尔朗使用的泊松过程来研究某段时间内拨出的电话号码。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker200022&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Stirzaker|first1=David|title=Advice to Hedgehogs, or, Constants Can Vary|journal=The Mathematical Gazette|volume=84|issue=500|year=2000|pages=197–210|issn=0025-5572|doi=10.2307/3621649|jstor=3621649}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这两个随机过程被认为是随机过程理论中最重要和最核心的，&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to4722&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen199922&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|page=32}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 并且被巴切勒和爱尔朗先后于不同的环境和国家多次被独立地发现&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter200422&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GuttorpThorarinsdottir201222&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Guttorp|first1=Peter|last2=Thorarinsdottir|first2=Thordis L.|title=What Happened to Discrete Chaos, the Quenouille Process, and the Sharp Markov Property? Some History of Stochastic Point Processes|journal=International Statistical Review|volume=80|issue=2|year=2012|pages=253–268|issn=0306-7734|doi=10.1111/j.1751-5823.2012.00181.x}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
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'''随机函数 Random function'''这个术语也用来指随机或随机过程，&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page2122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|first1=Dmytro|last1=Gusak|first2=Alexander|last2=Kukush|first3=Alexey|last3=Kulik|first4=Yuliya|last4=Mishura|first5=Andrey|last5=Pilipenko|title=Theory of Stochastic Processes: With Applications to Financial Mathematics and Risk Theory|url=https://books.google.com/books?id=8Nzn51YTbX4C|year=2010|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-87862-1|page=21|ref=harv}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page4222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Valeriy Skorokhod|title=Basic Principles and Applications of Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=dQkYMjRK3fYC|year= 2005|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-26312-8|page=42}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 因为随机过程也可以被解释为函数空间中的随机元素。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page2422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|year=2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|pages=24–25}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Lamperti|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|year=1977|publisher=Springer-Verlag|isbn=978-3-540-90275-1|pages=1–2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;stochastic和random process可以互换使用，通常没有专门的数学空间用于索引随机变量。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page2422&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChaumontYor201222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Loïc Chaumont|author2=Marc Yor|title=Exercises in Probability: A Guided Tour from Measure Theory to Random Processes, Via Conditioning|url=https://books.google.com/books?id=1dcqV9mtQloC&amp;amp;pg=PR4|year= 2012|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-60655-5|page=175}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是，当随机变量被整数或实数的一个区间索引时，通常使用这两个术语。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChaumontYor201222&amp;quot; /&amp;gt;如果随机变量被笛卡尔平面或某些高维欧几里得空间索引，那么随机变量的集合通常被称为'''随机场 random field'''。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page722&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Robert J. Adler|author2=Jonathan E. Taylor|title=Random Fields and Geometry|url=https://books.google.com/books?id=R5BGvQ3ejloC|year=2009|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-48116-6|pages=7–8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;随机过程的值并不总是数字，也可以是向量或其他数学对象。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page122&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
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根据随机过程的数学性质，随机过程可以分为不同的类别，包括随机游走，&amp;lt;ref name=&amp;quot;LawlerLimic201022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Gregory F. Lawler|author2=Vlada Limic|title=Random Walk: A Modern Introduction|url=https://books.google.com/books?id=UBQdwAZDeOEC|year= 2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48876-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 鞅（概率论）,&amp;lt;ref name=&amp;quot;Williams199122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Williams|title=Probability with Martingales|url=https://books.google.com/books?id=e9saZ0YSi-AC|year=1991|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-40605-5}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 马尔可夫过程,&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams200022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year= 2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 莱维过程,&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook200422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 高斯过程,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author=Mikhail Lifshits|title=Lectures on Gaussian Processes|url=https://books.google.com/books?id=03m2UxI-UYMC|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-642-24939-6}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 随机场，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler201022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Robert J. Adler|title=The Geometry of Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=ryejJmJAj28C&amp;amp;pg=PA1|year= 2010|publisher=SIAM|isbn=978-0-89871-693-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 更新过程和分支过程&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor201222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year= 2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。随机过程的研究使用了概率、微积分、线性代数、集合论的数学知识和技术，以及拓扑学&amp;lt;ref name=&amp;quot;Hajek201522&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Bruce Hajek|title=Random Processes for Engineers|url=https://books.google.com/books?id=Owy0BgAAQBAJ|year=2015|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-316-24124-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;LatoucheRamaswami199922&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=G. Latouche|author2=V. Ramaswami|title=Introduction to Matrix Analytic Methods in Stochastic Modeling|url=https://books.google.com/books?id=Kan2ki8jqzgC|year=1999|publisher=SIAM|isbn=978-0-89871-425-8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones200722&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=David Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume II: General Theory and Structure|url=https://books.google.com/books?id=nPENXKw5kwcC|year= 2007|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21337-8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;和数学分析的分支，如实分析、测量理论、傅立叶分析和泛函分析。随机过程理论是对数学的重要贡献&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum200422&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|pages=1336–1347}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，不论关于理论还是应用，它都是活跃的研究主题。&amp;lt;ref name=&amp;quot;BlathImkeller201122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Jochen Blath|author2=Peter Imkeller|author3=Sylvie Rœlly|title=Surveys in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=CyK6KAjwdYkC|year=2011|publisher=European Mathematical Society|isbn=978-3-03719-072-2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Talagrand201422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Michel Talagrand|title=Upper and Lower Bounds for Stochastic Processes: Modern Methods and Classical Problems|url=https://books.google.com/books?id=tfa5BAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2014|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-642-54075-2|pages=4–}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bressloff2014VII22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Paul C. Bressloff|title=Stochastic Processes in Cell Biology|url=https://books.google.com/books?id=SwZYBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-08488-6|pages=vii–ix}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
==简介==&lt;br /&gt;
随机过程可以被定义为随机变量的集合，这些随机变量由一些数学集合构成索引，这意味着随机过程中的每个随机变量都与集合中的一个元素唯一关联。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen199922&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page122&amp;quot; /&amp;gt;用于索引随机变量的集合称为“索引集”。从历史上看，索引集是实数的一些子集，例如自然数，为索引集提供了对时间的解释。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to4722&amp;quot; /&amp;gt; 集合中的每个随机变量都取值于相同的数学空间中，称为“状态空间（state space）”。例如，这个状态空间可以是整数、实数或维欧几里德空间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to4722&amp;quot; /&amp;gt; '''增量'''是随机过程在两个索引值之间变化的量，通常被解释为两个时间点。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page2722&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=27}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page133722&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|page=1337}}&amp;lt;/ref&amp;gt;由于随机性，随机过程可以有许多结果，随机过程的单个结果被称为“抽样函数”或“实现”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page121b22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|pages=121–124}}&amp;lt;/ref&amp;gt;[[File:Wiener_process_3d.png|thumb|right|单个计算机模拟时间0≤t≤2的三维维纳或布朗运动过程的“样本函数”或“实现”。这个随机过程的指标集是非负数，而其状态空间是三维欧几里德空间|链接=https://wiki.swarma.org/index.php/%E6%96%87%E4%BB%B6:Wiener_process_3d.png]]&lt;br /&gt;
===分类===&lt;br /&gt;
随机过程可以用不同的方法进行分类，例如，根据其状态空间、索引集或随机变量之间的相关性。一种常见的分类方法是通过索引集和状态空间的基数进行分类。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page29422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|pages=294, 295}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page2622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=26}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|pages=24, 25}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
当解释为时间时，如果随机过程的指标集有有限个或可数个元素，例如有限的一组数、一组整数或自然数，那么随机过程被认为在离散时间域上&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page48222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Patrick Billingsley|title=Probability and Measure|url=https://books.google.com/books?id=QyXqOXyxEeIC|year=2008|publisher=Wiley India Pvt. Limited|isbn=978-81-265-1771-8|page=482}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page52722&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=527}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。如果索引集是实数上的某个区间，则时间被称为连续时间。这两类随机过程分别被称为'''离散时间随机过程'''和'''连续时间随机过程'''&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page2722&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brémaud2014page12022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Pierre Brémaud|title=Fourier Analysis and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dP2JBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-09590-5|page=120}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenthal2006page17722&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Jeffrey S Rosenthal|title=A First Look at Rigorous Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=am1IDQAAQBAJ|year=2006|publisher=World Scientific Publishing Co Inc|isbn=978-981-310-165-4|pages=177–178}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。离散时间随机过程被认为更容易研究，因为连续时间过程需要更先进的数学技术和知识，特别当索引集不可数时。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KloedenPlaten2013page6322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter E. Kloeden|author2=Eckhard Platen|title=Numerical Solution of Stochastic Differential Equations|url=https://books.google.com/books?id=r9r6CAAAQBAJ=PA1|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-12616-5|page=63}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Khoshnevisan2006page15322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Davar Khoshnevisan|title=Multiparameter Processes: An Introduction to Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=XADpBwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21631-7|pages=153–155}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 如果索引集是整数或整数的子集，则随机过程也可以称为'''随机序列 random sequence'''。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page52722&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果状态空间是整数或自然数，则随机过程称为“离散随机过程”或“整值随机过程”。如果状态空间是实数，则随机过程被称为“实值随机过程”或“具有连续状态空间的过程”。如果状态空间是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-维欧几里德空间，则随机过程称为&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-“维向量过程”或&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;—“向量过程”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;florescu214page29422&amp;quot;&amp;gt;Ionut Florescu (2014). Probability and Stochastic Processes. John Wiley &amp;amp; Sons. pp. 294, 295. ISBN 978-1-118-59320-2.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page2622&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===词源学===&lt;br /&gt;
在英语中，“随机”一词最初用作形容词，其定义是“与推测有关”，源于一个希腊语词，意思是“瞄准一个目标，猜测”，而牛津英语词典将1662年作为其最早出现的年份。&amp;lt;ref name=&amp;quot;OxfordStochastic22&amp;quot;&amp;gt;{Cite OED | random}&amp;lt;/ref&amp;gt;雅各布·伯努利 Jakob Bernoulli在他关于概率的著作《猜想的艺术》（Ars conquectandi）中使用了“猜想的艺术或随机的艺术”（“Ars Conjectandi sive Stochastice”）这个短语，该著作最初于1713年以拉丁文出版。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Sheĭnin2006page522&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=O. B. Sheĭnin|title=Theory of probability and statistics as exemplified in short dictums|url=https://books.google.com/books?id=XqMZAQAAIAAJ|year=2006|publisher=NG Verlag|isbn=978-3-938417-40-9|page=5}}&amp;lt;/ref&amp;gt;在提到伯努利时，这一短语被拉迪斯劳斯-博特凯维茨 Ladislaus Bortkiewicz 使用，他在1917用德语stochastic表示“随机”的意思。&amp;lt;ref name=&amp;quot;SheyninStrecker2011page13622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Oscar Sheynin|author2=Heinrich Strecker|title=Alexandr A. Chuprov: Life, Work, Correspondence|url=https://books.google.com/books?id=1EJZqFIGxBIC&amp;amp;pg=PA9|year=2011|publisher=V&amp;amp;R unipress GmbH|isbn=978-3-89971-812-6|page=136}}&amp;lt;/ref&amp;gt;术语“随机过程”最早出现在1934年约瑟夫-杜布（Joseph Doob）1934年的一篇论文中。&amp;lt;ref name=&amp;quot;OxfordStochastic22&amp;quot; /&amp;gt; 对于该术语和明确的数学定义，杜布引用了另一篇1934年的论文，其中亚历山大-金钦 Aleksandr Khinchin用德语使用了&amp;quot;''stochastischer Prozeß'' ”一词，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob193422&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Doob|first1=Joseph|title=Stochastic Processes and Statistics|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|volume=20|issue=6|year=1934|pages=376–379|doi=10.1073/pnas.20.6.376|pmid=16587907|pmc=1076423|bibcode=1934PNAS...20..376D}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Khintchine193422&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Khintchine|first1=A.|title=Korrelationstheorie der stationeren stochastischen Prozesse|journal=Mathematische Annalen|volume=109|issue=1|year=1934|pages=604–615|issn=0025-5831|doi=10.1007/BF01449156}}&amp;lt;/ref&amp;gt;尽管这个德语术语在早些时候就被使用过，例如，安德烈-科尔莫戈罗夫 Andrei Kolmogorov在1931年就使用了它。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kolmogoroff1931page122&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Kolmogoroff|first1=A.|title=Über die analytischen Methoden in der Wahrscheinlichkeitsrechnung|journal=Mathematische Annalen|volume=104|issue=1|year=1931|page=1|issn=0025-5831|doi=10.1007/BF01457949}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
根据牛津英语词典的研究，英语中和随机含义相同的这个词的早期出现，可以追溯到16世纪，而早期记录的类似用法开始于14世纪，它是一个名词，意思是“浮躁、极速、力量或暴力(在骑马、奔跑、惊人等等)”。这个单词本身来自中世纪法语单词，意思是“速度，匆忙” ，它可能来源于法语动词，意思是“奔跑”或“疾驰”。随机（random）过程这个术语的第一次书面出现早于随机（stochastic）过程，牛津英语词典也把它作为同义词，并在弗朗西斯·埃奇沃思1888年发表的一篇文章中使用。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
根据《牛津英语词典》，“随机”一词在英语中的早期出现及其目前的含义——即与机会或运气有关，可以追溯到16世纪，而更早的使用记录始于14世纪，是一个名词，意思是 &amp;quot;急躁、巨大的速度、力量或暴力（在骑马、跑步、击球等方面）&amp;quot;。这个词本身来自一个中古法语单词，意思是 &amp;quot;速度、匆忙&amp;quot;，它可能是从法语动词“奔跑”或“飞奔”衍生而来。随机过程（random process）一词的首次书面出现早于随机过程（stochastic process），《牛津英语词典》也将其作为同义词，并被弗朗西斯·艾其沃斯 Francis Edgeworth 于1888年发表的一篇文章中使用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;OxfordRandom22&amp;quot;&amp;gt;{Cite OED | random}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
===术语===&lt;br /&gt;
随机过程的定义各不相同&amp;lt;ref name=&amp;quot;FristedtGray2013page58022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Bert E. Fristedt|author2=Lawrence F. Gray|title=A Modern Approach to Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=9xT3BwAAQBAJ&amp;amp;pg=PA716|year= 2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4899-2837-5|page=580}}&amp;lt;/ref&amp;gt; ，但是传统上随机过程被定义为由某个集合索引的随机变量的集族&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page12122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|pages=121, 122}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page40822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Søren Asmussen|title=Applied Probability and Queues|url=https://books.google.com/books?id=BeYaTxesKy0C|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-00211-8|page=408}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。术语“随机（random）过程”和“随机（stochastic）过程”被视为同义词，可以互换使用，而无需精确指定索引集。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page2422&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChaumontYor201222&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page722&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker2005page4522&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Stirzaker|title=Stochastic Processes and Models|url=https://books.google.com/books?id=0avUelS7e7cC|year=2005|publisher=Oxford University Press|isbn=978-0-19-856814-8|page=45}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenblatt1962page9122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Murray Rosenblatt|title=Random Processes|url=https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0|url-access=registration|year=1962|publisher=Oxford University Press|page=[https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0/page/91 91]}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Gubner2006page38322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John A. Gubner|title=Probability and Random Processes for Electrical and Computer Engineers|url=https://books.google.com/books?id=pa20eZJe4LIC|year=2006|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-45717-0|page=383}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。 &amp;quot;集合&amp;quot;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker2005page4522&amp;quot; /&amp;gt; 和&amp;quot;族&amp;quot;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen199922&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page1322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Kiyosi Itō|title=Essentials of Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=pY5_DkvI-CcC&amp;amp;pg=PR4|year=2006|publisher=American Mathematical Soc.|isbn=978-0-8218-3898-3|page=13}}&amp;lt;/ref&amp;gt;都会使用，而有时则用 &amp;quot;参数集&amp;quot;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page122&amp;quot; /&amp;gt; 或 &amp;quot;参数空间&amp;quot;&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page722&amp;quot; /&amp;gt;来代替 &amp;quot;索引集&amp;quot;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
术语“随机函数”也用于指代随机过程（stochastic process）或随机过程（random process），&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Loeve197822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=M. Loève|title=Probability Theory II|url=https://books.google.com/books?id=1y229yBbULIC|year=1978|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-90262-3|page=163}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brémaud2014page13322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Pierre Brémaud|title=Fourier Analysis and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dP2JBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-09590-5|page=133}}&amp;lt;/ref&amp;gt;尽管有时它只在随机过程取实值时使用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page1322&amp;quot; /&amp;gt;当索引集是实数以外的数学空间时，也使用这个术语&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page122&amp;quot;&amp;gt;p. 1&amp;lt;/ref&amp;gt;，而当索引集被解释为时间时，通常使用“随机过程”（stochastic process）和“随机过程”（random process），&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bass2011page122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Richard F. Bass|title=Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Ll0T7PIkcKMC|year=2011|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-50147-7|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;另外当索引集是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-维欧几里德空间&amp;lt;math&amp;gt;\mathbb{R}^n&amp;lt;/math&amp;gt;或流形时，会用随机场这一术语。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page722&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
===记号===&lt;br /&gt;
随机过程可以用&amp;lt;math&amp;gt;\{X(t)\}_{t\in T} &amp;lt;/math&amp;gt;，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brémaud2014page12022&amp;quot; /&amp;gt; &amp;lt;math&amp;gt;\{X_t\}_{t\in T} &amp;lt;/math&amp;gt;,&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page40822&amp;quot; /&amp;gt; &amp;lt;math&amp;gt;\{X_t\}&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page322&amp;quot;&amp;gt;,{{cite book|author=John Lamperti|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|year=1977|publisher=Springer-Verlag|isbn=978-3-540-90275-1|page=3}}&amp;lt;/ref&amp;gt;或简单地称为&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;或&amp;lt;math&amp;gt;X（t）&amp;lt;/math&amp;gt;，尽管&amp;lt;math&amp;gt;X（t）&amp;lt;/math&amp;gt;被视为函数表示法的滥用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page5522&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=55}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 比如， &amp;lt;math&amp;gt;X(t)&amp;lt;/math&amp;gt; 或 &amp;lt;math&amp;gt;X_t&amp;lt;/math&amp;gt;表示具有索引&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;的随机变量，而不是整个随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page322&amp;quot; /&amp;gt;如果索引集是&amp;lt;math&amp;gt;T=[0,\infty)&amp;lt;/math&amp;gt;，那么我们可以这样写，例如用&amp;lt;math&amp;gt;(X_t , t \geq 0)&amp;lt;/math&amp;gt;来表示随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChaumontYor201222&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
==示例==&lt;br /&gt;
===伯努利过程===&lt;br /&gt;
最简单的随机过程之一是伯努利过程，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page29322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=293}}&amp;lt;/ref&amp;gt;它是独立同分布随机变量的序列，其中每个随机变量取值1或0，比如概率&amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt;的值为1，概率&amp;lt;math&amp;gt;1-p&amp;lt;/math&amp;gt;为零。这个过程可以与反复投一枚硬币关联，其中正面的概率为&amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt;，其值为1，而反面的值为零。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page30122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book| first= Ionut |last= Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=301}}&amp;lt;/ref&amp;gt;换句话说，伯努利过程是一系列独立同分布的伯努利随机变量，&amp;lt;ref name=&amp;quot;BertsekasTsitsiklis2002page27322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Dimitri P. Bertsekas|author2=John N. Tsitsiklis|title=Introduction to Probability|url=https://books.google.com/books?id=bcHaAAAAMAAJ|year=2002|publisher=Athena Scientific|isbn=978-1-886529-40-3|page=273}}&amp;lt;/ref&amp;gt;每一次抛硬币都是[https://wiki.swarma.org/index.php/%E4%BC%AF%E5%8A%AA%E5%88%A9%E8%AF%95%E9%AA%8C 伯努利试验]的一个例子。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ibe2013page1122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Oliver C. Ibe|title=Elements of Random Walk and Diffusion Processes|url=https://books.google.com/books?id=DUqaAAAAQBAJ&amp;amp;pg=PT10|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-61793-9|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
===随机游走===&lt;br /&gt;
随机游走这样一类随机过程，通常定义为欧几里德空间中独立同分布的随机变量或者或随机向量的和，因此它们是在离散时间上变化的过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klenke2013page34722&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Achim Klenke|title=Probability Theory: A Comprehensive Course|url=https://books.google.com/books?id=aqURswEACAAJ|year=2013|publisher=Springer|isbn=978-1-4471-5362-7|pages=347}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;LawlerLimic2010page122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Gregory F. Lawler|author2=Vlada Limic|title=Random Walk: A Modern Introduction|url=https://books.google.com/books?id=UBQdwAZDeOEC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48876-1|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page13622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|date= 2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|page=136}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page38322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=383}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Durrett2010page27722&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Rick Durrett|title=Probability: Theory and Examples|url=https://books.google.com/books?id=evbGTPhuvSoC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-49113-6|page=277}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是有些人也使用这个术语来指代在连续时间上变化的过程，&amp;lt;ref name=&amp;quot;“Weiss2006page1”22&amp;quot;&amp;gt;&amp;lt;nowiki&amp;gt;{cite book | last1=Weiss | first1=George H.| title=Statistical Sciences | chapter=Random Walks | year=2006 | doi=10.1002/0471667196.ess2180.pub2 | page=1 | isbn=978-0471667193}}&amp;lt;/nowiki&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;尤其是金融中使用的维纳过程，这导致了一些误解，从而招来了一些批评。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Spanos1999page45422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Aris Spanos|title=Probability Theory and Statistical Inference: Econometric Modeling with Observational Data|url=https://books.google.com/books?id=G0_HxBubGAwC|year=1999|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-42408-0|page=454}}&amp;lt;/ref&amp;gt;还有其他各种类型的随机游走，它们的状态空间可以是其他数学对象，例如格和群，一般来说，它们都是被充分研究的，在不同的学科中有许多应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Weiss2006page122&amp;quot;&amp;gt;Weiss, George H. (2006). &amp;quot;Random Walks&amp;quot;. Encyclopedia of Statistical Sciences. p. 1. doi:10.1002/0471667196.ess2180.pub2. ISBN 978-0471667193.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page8122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=81}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机游走的一个经典例子被称为“简单随机游走”，它是一个离散时间上的随机过程，以整数为状态空间，基于伯努利过程，其中每个伯努利变量取+1或-1。换言之，简单随机游走发生在整数上，其值要么随概率&amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt;增加1，要么随着概率&amp;lt;math&amp;gt;1-p&amp;lt;/math&amp;gt;而减小1，因此这种随机游动的指标集是自然数，而其状态空间是整数。如果&amp;lt;math&amp;gt;p=0.5&amp;lt;/math&amp;gt;，这种随机游动称为对称随机游走。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Gut2012page8822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Allan Gut|title=Probability: A Graduate Course|url=https://books.google.com/books?id=XDFA-n_M5hMC|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4614-4708-5|page=88}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GrimmettStirzaker2001page7122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Geoffrey Grimmett|author2=David Stirzaker|title=Probability and Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=G3ig-0M4wSIC|year=2001|publisher=OUP Oxford|isbn=978-0-19-857222-0|page=71}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===维纳过程===&lt;br /&gt;
维纳过程是一个具有平稳独立增量并且基于增量大小呈正态分布的随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page5622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=56}}&amp;lt;/ref&amp;gt;维纳过程是以诺伯特-维纳命名的，他证明了它的数学存在性，但是这个过程也被称为布朗运动过程或布朗运动，因为它和液体中的布朗运动有历史渊源。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brush1968page122&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Brush|first1=Stephen G.|title=A history of random processes|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=5|issue=1|year=1968|pages=1–2|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00328110}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page133822&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|pages=1338}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page133822&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page2122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C&amp;amp;pg=PR2|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=21}}&amp;lt;/ref&amp;gt;[[File:维纳过程.png|thumb|left|实现维纳Wiener过程（或布朗运动过程），具有漂移（&amp;lt;font color=blue&amp;gt;蓝色&amp;lt;/font&amp;gt;）且不漂移（&amp;lt;font color=red&amp;gt;红色&amp;lt;/font&amp;gt;）。|链接=https://wiki.swarma.org/index.php/%E6%96%87%E4%BB%B6:%E7%BB%B4%E7%BA%B3%E8%BF%87%E7%A8%8B.png]]'''维纳过程'''在概率论中起着核心作用，它通常被认为是最重要和最值得研究的随机过程，并与其他随机过程联系在一起&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to4722&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page2922&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page47122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=471}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page2122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|pages=21, 22}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014pageVIII22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=VIII}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RevuzYor2013pageIX22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Daniel Revuz|author2=Marc Yor|title=Continuous Martingales and Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=OYbnCAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-06400-9|page=IX}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。它的索引集和状态空间分别是非负数和实数，所以它既有连续索引集又有状态空间&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenthal2006page18622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Jeffrey S Rosenthal|title=A First Look at Rigorous Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=am1IDQAAQBAJ|year=2006|publisher=World Scientific Publishing Co Inc|isbn=978-981-310-165-4|page=186}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但该过程可以被更广泛地定义，所以它的状态空间可以是n维欧几里德空间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page8122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page2122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|page=33}}&amp;lt;/ref&amp;gt;如果任何增量的平均值为零，那么产生的维纳或布朗运动过程被称为具有零漂移。如果任意两个时间点的增量的平均值等于时间差乘以某个常实数&amp;lt;math&amp;gt;\mu&amp;lt;/math&amp;gt;，那么由此产生的随机过程被称为具有漂移&amp;lt;math&amp;gt;\mu&amp;lt;/math&amp;gt;。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page11822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=118}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MörtersPeres2010page122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter Mörters|author2=Yuval Peres|title=Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=e-TbA-dSrzYC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48657-6|pages=1, 3}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page7822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=78}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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几乎可以肯定，维纳过程的样本路径处处连续，但无处可微。它可以看作是简单随机游走的一个连续版本。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page133722&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MörtersPeres2010page122&amp;quot; /&amp;gt;该过程作为其他随机过程的（如某些随机游走的缩放）数学极限而出现，&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page6122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=61}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Shreve2004page9322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Steven E. Shreve|title=Stochastic Calculus for Finance II: Continuous-Time Models|url=https://books.google.com/books?id=O8kD1NwQBsQC|year=2004|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-40101-0|page=93}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这是唐斯克定理或不变性原理的主题，也被称为'''函数中心极限定理'''。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page225and26022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|year=2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|pages=225, 260}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page7022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=70}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MörtersPeres2010page13122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter Mörters|author2=Yuval Peres|title=Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=e-TbA-dSrzYC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48657-6|page=131}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
维纳过程是一些重要的随机过程家族的成员，包括马尔可夫过程，莱维过程和高斯过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page133722&amp;quot; /&amp;gt;该过程也有许多应用，是随机微积分中使用的主要随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner200522&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;它在量化金融中起着核心作用，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page134122&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|page=1341}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page34022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=340}}&amp;lt;/ref&amp;gt;例如，它被用于布莱克-舒尔斯（Black-Scholes-Merton）模型。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page12422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=124}}&amp;lt;/ref&amp;gt;该过程也被用于不同的领域，包括大多数自然科学以及社会科学的一些分支，作为各种随机现象的数学模型。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page2922&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page4722&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=47}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Wiersema2008page222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ubbo F. Wiersema|title=Brownian Motion Calculus|url=https://books.google.com/books?id=0h-n0WWuD9cC|year=2008|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-0-470-02171-2|page=2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===泊松过程===&lt;br /&gt;
泊松过程是一个随机过程，有不同的形式和定义。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Tijms2003page122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Henk C. Tijms|title=A First Course in Stochastic Models|url=https://books.google.com/books?id=eBeNngEACAAJ|year=2003|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-49881-0|pages=1, 2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones2006chap222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=D. Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods|url=https://books.google.com/books?id=6Sv4BwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21564-8|pages=19–36}}&amp;lt;/ref&amp;gt;它可以定义为一个计数过程，它是一个随机过程，表示某个时间点或事件的随机数量。在从零到某个给定时间区间内的过程点的数目是一个泊松随机变量，它取决于该时间和某个参数。该过程以自然数为状态空间，非负数为索引集。此过程也称为泊松计数过程，因为它可以被解释为计数过程的一个示例。&amp;lt;ref name=&amp;quot;tijms2303page122&amp;quot;&amp;gt;Henk C. Tijms (2003). A First Course in Stochastic Models. Wiley. pp. 1, 2. ISBN 978-0-471-49881-0.&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果一个泊松过程是用一个正的常数定义的，那么这个过程称为齐次泊松过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Tijms2003page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PinskyKarlin201122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Mark A. Pinsky|author2=Samuel Karlin|title=An Introduction to Stochastic Modeling|url=https://books.google.com/books?id=PqUmjp7k1kEC|year=2011|publisher=Academic Press|isbn=978-0-12-381416-6|page=241}}&amp;lt;/ref&amp;gt;齐次泊松过程泊松过程是马尔科夫过程和莱维过程等重要随机过程类别中的一员&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page133722&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
齐次泊松过程可以用不同的方法定义和推广。它的指标集可以定义为实数，这个随机过程也被称为平稳泊松过程&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992page3822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=38}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones2006page1922&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=D. Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods|url=https://books.google.com/books?id=6Sv4BwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21564-8|page=19}}&amp;lt;/ref&amp;gt;如果泊松过程的参数常数被某个非负可积函数的&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;代替，则得到的过程称为非齐次或非同质泊松过程，其中过程点的平均密度不再是常数。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992page2222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=22}}&amp;lt;/ref&amp;gt;作为排队论中的一个基本过程，泊松过程是数学模型里的一个重要过程，它在某些时间窗口内随机发生的事件模型中得到应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page11822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|pages=118, 119}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kleinrock1976page6122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Leonard Kleinrock|title=Queueing Systems: Theory|url=https://archive.org/details/queueingsystems00klei|url-access=registration|year=1976|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-49110-1|page=[https://archive.org/details/queueingsystems00klei/page/61 61]}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在实数上定义的泊松过程可以被解释为随机过程&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page133722&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenblatt1962page9422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Murray Rosenblatt|title=Random Processes|url=https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0|url-access=registration|year=1962|publisher=Oxford University Press|page=[https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0/page/94 94]}}&amp;lt;/ref&amp;gt;以及其他随机对象。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Haenggi2013page10and1822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Martin Haenggi|title=Stochastic Geometry for Wireless Networks|url=https://books.google.com/books?id=CLtDhblwWEgC|year=2013|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-01469-5|pages=10, 18}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page41and10822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sung Nok Chiu|author2=Dietrich Stoyan|author3=Wilfrid S. Kendall|author4=Joseph Mecke|title=Stochastic Geometry and Its Applications|url=https://books.google.com/books?id=825NfM6Nc-EC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-65825-3|pages=41, 108}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是它也可以被定义在&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间或其他数学空间上，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992page1122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;在那儿它通常被解释为随机集或随机计数度量，而不是随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Haenggi2013page10and1822&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page41and10822&amp;quot; /&amp;gt;在这种情况下，泊松过程，也称为泊松点过程，是概率论中最重要的对象之一，既有应用上的原因，也有理论上的原因。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker200022&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Streit2010page122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Roy L. Streit|title=Poisson Point Processes: Imaging, Tracking, and Sensing|url=https://books.google.com/books?id=KAWmFYUJ5zsC&amp;amp;pg=PA11|year=2010|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4419-6923-1|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但有人指出，泊松过程并没有得到应有的重视，部分原因是它经常被认为只是在实数上，而不是在其他数学空间中。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Streit2010page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992pagev22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=v}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==定义==&lt;br /&gt;
===随机过程 Stochastic process===&lt;br /&gt;
随机过程被定义为在一个公共概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega, \mathcal{F}, P)&amp;lt;/math&amp;gt;上定义的随机变量集合，其中&amp;lt;math&amp;gt;\Omega&amp;lt;/math&amp;gt; 是[https://wiki.swarma.org/index.php/%E6%A0%B7%E6%9C%AC%E7%A9%BA%E9%97%B4 样本空间]，&amp;lt;math&amp;gt;\mathcal{F}&amp;lt;/math&amp;gt;是一个&amp;lt;math&amp;gt;\sigma&amp;lt;/math&amp;gt;-代数，&amp;lt;math&amp;gt;P&amp;lt;/math&amp;gt;是概率测度；而随机变量，由某个集合&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;索引，所有值都取同一个数学空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;，对于某些&amp;lt;math&amp;gt;\sigma&amp;lt;/math&amp;gt;-代数&amp;lt;math&amp;gt;\sigma&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page122&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
换言之，对于给定的概率空间&amp;lt;math&amp;gt;（\Omega，\mathcal{F}，P）&amp;lt;/math&amp;gt;和可测空间&amp;lt;math&amp;gt;（S，Sigma）&amp;lt;/math&amp;gt;，随机过程是一个值为&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;的随机变量的集合，可以写成：&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page29322&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\{X(t):t\in T \}.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
历史上，在许多自然科学问题中，一个点&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt; 具有时间的意义，因此，&amp;lt;math&amp;gt;X(t)&amp;lt;/math&amp;gt;表示是一个在时间&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;的随机变量。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page52822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ&amp;amp;pg|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=528}}&amp;lt;/ref&amp;gt;随机过程也可以写成&amp;lt;math&amp;gt;\{X（t，omega）：t\ in t\}&amp;lt;/math&amp;gt;来反映它实际上是两个变量的函数，&amp;lt;math&amp;gt;t\in t&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\omega\in\omega&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;LindgrenRootzen2013page1122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Georg Lindgren|author2=Holger Rootzen|author3=Maria Sandsten|title=Stationary Stochastic Processes for Scientists and Engineers|url=https://books.google.com/books?id=FYJFAQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR1|year=2013|publisher=CRC Press|isbn=978-1-4665-8618-5|pages=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
还有其他方法可以考虑随机过程，上面的定义被认为是传统的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page12122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page40822&amp;quot; /&amp;gt;例如，一个随机过程可以解释或定义为一个&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;值的随机变量，其中&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;是所有可能的&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;-值函数的空间T&amp;lt;nowiki&amp;gt;&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/nowiki&amp;gt;从集合&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;到空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page2422&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page12122&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===索引集===&lt;br /&gt;
集合&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;称为“索引集”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen199922&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page29422&amp;quot; /&amp;gt;或“参数集”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page9322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Valeriy Skorokhod|title=Basic Principles and Applications of Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=dQkYMjRK3fYC|year=2005|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-26312-8|pages=93, 94}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。通常，这个集合是实数的一个子集，例如自然数或一个区间，使集合&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;能够解释时间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to4722&amp;quot; /&amp;gt;除了这些集合，索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;可以是其他线性有序集或更一般的数学集，&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to4722&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page48222&amp;quot; /&amp;gt;例如笛卡尔平面&amp;lt;math&amp;gt;R^2&amp;lt;/math&amp;gt;或&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里得空间，其中t中的元素可以表示空间中的一个点。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page2722&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|page=25}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但一般情况下，当索引集有序时，随机过程可以得到更多的结果和定理。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page10422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Valeriy Skorokhod|title=Basic Principles and Applications of Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=dQkYMjRK3fYC|year=2005|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-26312-8|page=104}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
===状态空间 ===&lt;br /&gt;
随机过程的数学空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;称为其“状态空间”。这个数学空间可以用整数、实数、&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里得空间、复杂平面或更抽象的数学空间来定义。状态空间是用反映随机过程可以采用的不同值的元素来定义的进程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to4722&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page29422&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brémaud2014page12022&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
===样本函数===&lt;br /&gt;
'''样本函数'''是随机过程的单个结果，因此，它是由随机过程中每个随机变量的一个可能值构成的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page29622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=296}}&amp;lt;/ref&amp;gt;更准确地说，如果&amp;lt;math&amp;gt;\{X（t，omega）：t\in t\}&amp;lt;/math&amp;gt;是一个随机过程，那么对于任何点&amp;lt;math&amp;gt;\omega\in\omega&amp;lt;/math&amp;gt;，映射&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
X(\cdot,\omega): T \rightarrow S,&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
称为样本函数，称为“实现”，或者，特别是当&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;被解释为时间时，随机过程的“样本路径”&amp;lt;math&amp;gt;\{X（T，omega）：T\in T\}&amp;lt;/math&amp;gt;。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page121b22&amp;quot; /&amp;gt;这意味着对于一个固定的&amp;lt;math&amp;gt;\omega\in\omega&amp;lt;/math&amp;gt;，存在一个将索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;映射到状态空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page122&amp;quot; /&amp;gt; 的示例函数的其他名称随机过程包括“轨迹”、“路径函数”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page49322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Patrick Billingsley|title=Probability and Measure|url=https://books.google.com/books?id=QyXqOXyxEeIC|year=2008|publisher=Wiley India Pvt. Limited|isbn=978-81-265-1771-8|page=493}}&amp;lt;/ref&amp;gt;或“路径”.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Øksendal2003page1022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Bernt Øksendal|title=Stochastic Differential Equations: An Introduction with Applications|url=https://books.google.com/books?id=VgQDWyihxKYC|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-04758-2|page=10}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===增量===&lt;br /&gt;
随机过程的增量是同一随机过程的两个随机变量之间的差值。对于一个指数集可以解释为时间的随机过程，增量是随机过程在某个时间段内的变化量。例如，如果&amp;lt;math&amp;gt;\{X（t）：t\in t\}&amp;lt;/math&amp;gt; 是具有状态空间的随机过程&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;且索引集&amp;lt;math&amp;gt;T=[0,\infty)&amp;lt;/math&amp;gt;中的任意两个非负数&amp;lt;math&amp;gt;t_1\in [0,\infty)&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;t_2\in [0,\infty)&amp;lt;/math&amp;gt;且&amp;lt;math&amp;gt;t_1\leq t_2&amp;lt;/math&amp;gt;，差异&amp;lt;math&amp;gt;X{tu 2}-X{t_1}&amp;lt;/math&amp;gt;是一个称为增量的&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;值随机变量。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page2722&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page133722&amp;quot; /&amp;gt;当对增量感兴趣时，通常状态空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;是实数或自然数，但它可以是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间或更抽象的空间，如巴拿赫空间 。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page133722&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
===进一步定义===&lt;br /&gt;
====定律====&lt;br /&gt;
对于定义在概率空间&amp;lt;math&amp;gt;（\Omega，\mathcal{F}，P）&amp;lt;/math&amp;gt;上的随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X\colon\Omega\rightarrow S^T&amp;lt;/math&amp;gt;，随机过程X&amp;lt;/math&amp;gt;的定律被定义为'''前推度量 Pushforward measure'''：&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\mu=P\circ X^{-1},&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中&amp;lt;math&amp;gt;P&amp;lt;/math&amp;gt;是一个概率度量，符号&amp;lt;math&amp;gt;\circ&amp;lt;/math&amp;gt;表示函数组合，&amp;lt;math&amp;gt;X^{-1}&amp;lt;/math&amp;gt;是可测量函数的前映像，或者等价地，&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;值随机变量&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;，其中&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;是&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;中所有可能的&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;值函数的空间，所以随机过程的规律就是一个概率测度。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page2422&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page12122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page57122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter K. Friz|author2=Nicolas B. Victoir|title=Multidimensional Stochastic Processes as Rough Paths: Theory and Applications|url=https://books.google.com/books?id=CVgwLatxfGsC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48721-4|page=571}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Resnick2013page4022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Sidney I. Resnick|title=Adventures in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=VQrpBwAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-0387-2|pages=40–41}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;的可测子集&amp;lt;math&amp;gt;B&amp;lt;/math&amp;gt;，预图像&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;给出&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
X^{-1}(B)=\{\omega\in \Omega: X(\omega)\in B \},&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所以a&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;定律可以写成：&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page13&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Lamperti|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|year=1977|publisher=Springer-Verlag|isbn=978-3-540-90275-1|pages=1–2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\mu(B)=P(\{\omega\in \Omega: X(\omega)\in B \}).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程或随机变量的规律也被称为“概率定律 probability law”，“概率分布 probability distribution”，或“分布”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page52822&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page57122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page2322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ward Whitt|title=Stochastic-Process Limits: An Introduction to Stochastic-Process Limits and Their Application to Queues|url=https://books.google.com/books?id=LkQOBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PR5|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21748-2|page=23}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook2004page422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2|page=4}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RevuzYor2013page1022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Daniel Revuz|author2=Marc Yor|title=Continuous Martingales and Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=OYbnCAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-06400-9|page=10}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====有限维概率分布====&lt;br /&gt;
对于随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;，其“有限维分布”定义为：&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\mu_{t_1,\dots,t_n} =P\circ (X({t_1}),\dots, X({t_n}))^{-1},&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这项措施&amp;lt;math&amp;gt;\mu_{t_1,..,t_n}&amp;lt;/math&amp;gt;是随机向量的联合分布 &amp;lt;math&amp;gt;(X({t_1}),\dots, X({t_n}))&amp;lt;/math&amp;gt;；它可以被视为法律的“投影”&amp;lt;math&amp;gt;\mu&amp;lt;/math&amp;gt;到一个有限子集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page2422&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page12322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA356|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|pages=123}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;级笛卡尔幂&amp;lt;math&amp;gt;S^n=S\times\dots \times S&amp;lt;/math&amp;gt;的任何可测子集&amp;lt;math&amp;gt;C&amp;lt;/math&amp;gt;，&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;的有限维分布可以写成：&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\mu_{t_1,\dots,t_n}(C) =P \Big(\big\{\omega\in \Omega: \big( X_{t_1}(\omega), \dots, X_{t_n}(\omega) \big) \in C \big\} \Big).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程的有限维分布满足两个称为一致性条件的数学条件。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenthal2006page17722&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====稳定性====&lt;br /&gt;
“稳定性”是当随机过程的所有随机变量都是相同分布时随机过程所具有的数学性质。换言之，如果&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;是一个平稳随机过程，那么对于任何&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;，随机变量&amp;lt;math&amp;gt;X_t&amp;lt;/math&amp;gt;具有相同的分布，这意味着对于任何一组&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;索引集值&amp;lt;math&amp;gt;t_1,\dots, t_n&amp;lt;/math&amp;gt;而言，对应的&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;随机变量&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
X_{t_1}, \dots X_{t_n},&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
它们都有相同的[https://wiki.swarma.org/index.php/%E6%A6%82%E7%8E%87%E5%88%86%E5%B8%83 概率分布]。平稳随机过程的指标集通常被解释为时间，因此可以是整数或实数。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Lamperti|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|year=1977|publisher=Springer-Verlag|isbn=978-3-540-90275-1|pages=6 and 7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif I. Gikhman |author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C&amp;amp;pg=PR2|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=4}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 但对于点过程和随机场也存在平稳性的概念，其中指标集不被解释为时间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page622&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler2010page1422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Robert J. Adler|title=The Geometry of Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=ryejJmJAj28C&amp;amp;pg=PA263|year=2010|publisher=SIAM|isbn=978-0-89871-693-1|pages=14, 15}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page11222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sung Nok Chiu|author2=Dietrich Stoyan|author3=Wilfrid S. Kendall|author4=Joseph Mecke|title=Stochastic Geometry and Its Applications|url=https://books.google.com/books?id=825NfM6Nc-EC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-65825-3|page=112}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
当指标集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;可以解释为时间时，如果随机过程的有限维分布在时间平移下是不变的，则称其为平稳过程。这种随机过程可以用来描述处于稳态的物理系统，但是仍然会经历随机波动。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page622&amp;quot; /&amp;gt;平稳性背后的直觉是，随着时间的推移，平稳随机过程的分布保持不变。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1990page9422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Joseph L. Doob|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=NrsrAAAAYAAJ|year=1990|publisher=Wiley|pages=94–96}}&amp;lt;/ref&amp;gt;只有当随机变量相同分布时，一系列随机变量才会形成平稳随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page622&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
具有上述平稳性定义的随机过程有时被称为严格平稳的，但也有其他形式的平稳性。一个例子是当离散时间或连续时间随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;被称为广义平稳时，那么这个过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;，有一个有限的第二时刻对于所有&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;和两个随机变量的协方差 &amp;lt;math&amp;gt;X_t&amp;lt;/math&amp;gt; 和 &amp;lt;math&amp;gt;X_{t+h}&amp;lt;/math&amp;gt; 只取决于在&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;时的数值&amp;lt;math&amp;gt;h&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1990page9422&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page29822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|pages=298, 299}}&amp;lt;/ref&amp;gt;  辛钦介绍了“广义平稳性”的相关概念，其他名称包括“协方差平稳性”或“广义平稳性”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page29822&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C&amp;amp;pg=PR2|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====过滤====&lt;br /&gt;
过滤是定义在某个概率空间中的西格玛代数的递增序列，它具有某种总阶关系的索引集，例如在索引集是实数的某个子集的情况下。更正式地说，如果一个随机过程有一个具有总阶数的索引集，那么在概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega, \mathcal{F}, P)&amp;lt;/math&amp;gt;上的过滤&amp;lt;math&amp;gt;\{\mathcal{F}_t\}_{t\in T} &amp;lt;/math&amp;gt; 是一个西格玛代数族，使得&amp;lt;math&amp;gt;  \mathcal{F}_s \subseteq \mathcal{F}_t \subseteq  \mathcal{F} &amp;lt;/math&amp;gt;对所有&amp;lt;math&amp;gt;s \leq t&amp;lt;/math&amp;gt;，其中&amp;lt;math&amp;gt;t, s\in T&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\leq&amp;lt;/math&amp;gt;表示指标集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;的总阶&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page29422&amp;quot; /&amp;gt;。通过过滤的概念，可以研究&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;中随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X_t&amp;lt;/math&amp;gt;所包含的信息量，这可以解释为时间&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page29422&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Williams1991page9322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Williams|title=Probability with Martingales|url=https://books.google.com/books?id=e9saZ0YSi-AC|year=1991|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-40605-5|pages=93, 94}}&amp;lt;/ref&amp;gt;过滤背后的直觉是，随着时间的流逝，关于&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;的更多信息是已知的或可用的，这些信息可以在&amp;lt;math&amp;gt;\mathcal{F}t&amp;lt;/math&amp;gt;中获得，使&amp;lt;math&amp;gt;\Omega&amp;lt;/math&amp;gt;的分区越来越细。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page2222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|pages=22–23}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MörtersPeres2010page3722&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter Mörters|author2=Yuval Peres|title=Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=e-TbA-dSrzYC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48657-6|page=37}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
====修正====&lt;br /&gt;
随机过程的“修正”是另一个随机过程，它与原始随机过程密切相关。更确切地说，一个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;，与另一个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt; 具有相同的索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;、集空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;和概率空间&amp;lt;math&amp;gt;（\Omega，{\cal F}，P）&amp;lt;/math&amp;gt;具有相同的索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;、集空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;和概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega,{\cal F},P)&amp;lt;/math&amp;gt;，被称为&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;的修改，如果对所有&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;有&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
P(X_t=Y_t)=1 ,&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
持有。两个相互修正的随机过程具有相同的有限维法则&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page13022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA356|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|page=130}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，它们被称为“随机等价”或“等价物”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page53022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ&amp;amp;pg|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=530}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
除了修改，也可以使用“版本”一词，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler2010page1422&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page4822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=48}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Øksendal2003page1422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Bernt Øksendal|title=Stochastic Differential Equations: An Introduction with Applications|url=https://books.google.com/books?id=VgQDWyihxKYC|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-04758-2|page=14}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page47222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|pages=472}}&amp;lt;/ref&amp;gt;然而，当两个随机过程具有相同的有限维分布，但它们可能定义在不同的概率空间上时，一些作者使用版本一词。因此在后一种意义上，两个相互修改的过程也是彼此的版本，但不是相反。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RevuzYor2013page1822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Daniel Revuz|author2=Marc Yor|title=Continuous Martingales and Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=OYbnCAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-06400-9|pages=18–19}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page57122&amp;quot; /&amp;gt; .&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果一个连续时间的实值随机过程在其增量上满足一定的矩条件，则柯尔莫哥洛夫连续性定理指出，该过程存在一个修正，其具有概率为1的连续样本路径，所以这个随机过程有一个连续的修改或版本&amp;lt;ref name=&amp;quot;Øksendal2003page1422&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page47222&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook2004page2022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2|page=20}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。该定理也可以推广到随机场，所以索引集是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-维欧几里德空间&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kunita1997page3122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Hiroshi Kunita|title=Stochastic Flows and Stochastic Differential Equations|url=https://books.google.com/books?id=_S1RiCosqbMC|year=1997|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-59925-2|page=31}}&amp;lt;/ref&amp;gt;以及以[https://wiki.swarma.org/index.php/%E5%BA%A6%E9%87%8F%E7%A9%BA%E9%97%B4 度量空间]作为其状态空间的随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|year=2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|page=35}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
====难区分性====&lt;br /&gt;
两个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;定义在同一概率空间&amp;lt;math&amp;gt;（\Omega，\mathcal{F}，P）&amp;lt;/math&amp;gt;上，具有相同的索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;和集空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;上的两个随机过程如果&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
P(X_t=Y_t   \text{ for all }  t\in T )=1 ,&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
成立，则称为“难以区分的”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page57122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page13022&amp;quot; /&amp;gt;如果两个&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;是相互修改的，几乎肯定是连续的，那么&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;是无法区分的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;JeanblancYor2009page1122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Monique Jeanblanc|author2=Marc Yor|author3=Marc Chesney|title=Mathematical Methods for Financial Markets|url=https://books.google.com/books?id=ZhbROxoQ-ZMC|year=2009|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-85233-376-8|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====可分性====&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
“可分性”是随机过程的一种性质，它基于与概率测度有关的指标集。假设该属性是为了使具有不可计数索引集的随机过程或随机场的函数能够形成随机变量。要使一个随机过程是可分离的，除了其他条件外，它的索引集必须是一个可分离的空间{efn |术语 &amp;quot;可分离 &amp;quot;在这里出现了两次，有两种不同的含义，其中第一种含义来自概率，第二种来自拓扑学和分析。要使一个随机过程是可分离的（在概率意义上），其索引集必须是一个可分离的空间（在拓扑学或分析学意义上），此外还有其他条件。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page9322&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;nowiki&amp;gt;}}，这意味着索引集有一个稠密可数子集。&amp;lt;/nowiki&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler2010page1422&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page3222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Kiyosi Itō|title=Essentials of Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=pY5_DkvI-CcC&amp;amp;pg=PR4|year=2006|publisher=American Mathematical Soc.|isbn=978-0-8218-3898-3|pages=32–33}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更精确地说，具有概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega,{\cal F},P)&amp;lt;/math&amp;gt;的实值连续时间随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;是可分离的，如果它的指数集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;有一个稠密的可数子集&amp;lt;math&amp;gt;\Omega_0 \subset \Omega&amp;lt;/math&amp;gt;，因此&amp;lt;&amp;lt;math&amp;gt;P(\Omega_0)=0&amp;lt;/math&amp;gt;，这样对于每个开集&amp;lt;math&amp;gt;G\subset T&amp;lt;/math&amp;gt;和每个闭集&amp;lt;math&amp;gt;F\subset \textstyle R =(-\infty,\infty) &amp;lt;/math&amp;gt;，&amp;lt;math&amp;gt;\{ X_t \in F \text{ for all }  t \in G\cap U\}&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\{ X_t \in F \text{ for all }  t \in G\}&amp;lt;/math&amp;gt;这两个事件最多在&amp;lt;math&amp;gt;\Omega_0&amp;lt;/math&amp;gt;的一个子集上不同。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page15022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C&amp;amp;pg=PR2|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=150}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Todorovic2012page1922&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Petar Todorovic|title=An Introduction to Stochastic Processes and Their Applications|url=https://books.google.com/books?id=XpjqBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PP5|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4613-9742-7|pages=19–20}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Molchanov2005page34022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ilya Molchanov|title=Theory of Random Sets|url=https://books.google.com/books?id=kWEwk1UL42AC|year=2005|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-85233-892-3|page=340}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
可分性的定义（连续时间实值随机过程的可分性定义可以用其他方式表述&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page52622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Patrick Billingsley|title=Probability and Measure|url=https://books.google.com/books?id=QyXqOXyxEeIC|year=2008|publisher=Wiley India Pvt. Limited|isbn=978-81-265-1771-8|pages=526–527}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page53522&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ&amp;amp;pg|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=535}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）也可用于其他索引集和状态空间，&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page2222&amp;quot;&amp;gt;Gusak, Dmytro; Kukush, Alexander; Kulik, Alexey; Mishura, Yuliya; Pilipenko, Andrey (2010). Theory of Stochastic Processes: With Applications to Financial Mathematics and Risk Theory. Springer Science &amp;amp; Business Media. p. 21. ISBN 978-0-387-87862-1.&amp;lt;/ref&amp;gt;例如在随机场的情况下，索引集和状态空间可以是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page722&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler2010page1422&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程可分性的概念是由约瑟夫-杜布（Joseph Doob）&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page3222&amp;quot; /&amp;gt;提出的。可分性的基本思想是使指标集的可数点集决定随机过程的性质。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page52622&amp;quot; /&amp;gt;任何具有可数索引集的随机过程都已经满足可分离性条件，所以离散时间随机过程总是可分离的。 &amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1990page5622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Joseph L. Doob|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=NrsrAAAAYAAJ|year=1990|publisher=Wiley|pages=56}}&amp;lt;/ref&amp;gt;杜布的一个定理，有时被称为杜布可分性定理，指出任何实值的连续时间随机过程都有一个可分离的修改。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page3222&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Todorovic2012page1922&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Khoshnevisan2006page15522&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Davar Khoshnevisan|title=Multiparameter Processes: An Introduction to Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=XADpBwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21631-7|page=155}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这个定理的版本也存在于具有实数之外的索引集和状态空间的更一般的随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page9322&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====独立性====&lt;br /&gt;
两个在相同的概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega,\mathcal{F},P)&amp;lt;/math&amp;gt;上定义，具有相同索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;的随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;被称为“相互独立”，如果对于所有&amp;lt;math&amp;gt;n \in \mathbb{N}&amp;lt;/math&amp;gt;，以及每个特定的&amp;lt;math&amp;gt;t_1,\ldots,t_n \in T&amp;lt;/math&amp;gt;，随机向量&amp;lt;math&amp;gt;\left( X(t_1),\ldots,X(t_n) \right)&amp;lt;/math&amp;gt; 和&amp;lt;math&amp;gt;\left( Y(t_1),\ldots,Y(t_n) \right)&amp;lt;/math&amp;gt;是独立的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lapidoth22&amp;quot;&amp;gt;Lapidoth, Amos, ''A Foundation in Digital Communication'', Cambridge University Press, 2009.&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
====不相关====&lt;br /&gt;
两个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;\left\{X_t\right\}&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\left\{Y_t\right\}&amp;lt;/math&amp;gt; 称为“不相关的”的，如果它们的互协方差&amp;lt;math&amp;gt;\operatorname{K}_{\mathbf{X}\mathbf{Y}}(t_1,t_2) = \operatorname{E} \left[ \left( X(t_1)- \mu_X(t_1) \right) \left( Y(t_2)- \mu_Y(t_2) \right) \right]&amp;lt;/math&amp;gt;始终为零。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KunIlPark22&amp;quot;&amp;gt;Kun Il Park, Fundamentals of Probability and Stochastic Processes with Applications to Communications, Springer, 2018, 978-3-319-68074-3&amp;lt;/ref&amp;gt;最后：&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;\left\{X_t\right\},\left\{Y_t\right\} \text{ uncorrelated} \quad \iff \quad \operatorname{K}_{\mathbf{X}\mathbf{Y}}(t_1,t_2) = 0 \quad \forall t_1,t_2&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
====独立意味着不相关====&lt;br /&gt;
如果两个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;是独立的，那么它们也是不相关的&lt;br /&gt;
====正交性====&lt;br /&gt;
如果两个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;\left\{X_t\right\}&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\left\{Y_t\right\}&amp;lt;/math&amp;gt;的互相关&amp;lt;math&amp;gt;\operatorname{R}_{\mathbf{X}\mathbf{Y}}(t_1,t_2) = \operatorname{E}[X(t_1) \overline{Y(t_2)}]&amp;lt;/math&amp;gt;一直为0，则称为“正交”，形式为&amp;lt;ref name=&amp;quot;KunIlPark22&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;\left\{X_t\right\},\left\{Y_t\right\} \text{ orthogonal} \quad \iff \quad \operatorname{R}_{\mathbf{X}\mathbf{Y}}(t_1,t_2) = 0 \quad \forall t_1,t_2&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
====斯科罗霍德空间====&lt;br /&gt;
斯科罗霍德空间（Skorokhod space或Skorohod space）是所有右连续左极限的函数的数学空间。这些函数定义在实数的某个区间上，例如&amp;lt;math&amp;gt;[0,1]&amp;lt;/math&amp;gt;或&amp;lt;math&amp;gt;[0，\infty）&amp;lt;/math&amp;gt;，取实数或度量空间上的值。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page7822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ward Whitt|title=Stochastic-Process Limits: An Introduction to Stochastic-Process Limits and Their Application to Queues|url=https://books.google.com/books?id=LkQOBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PR5|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21748-2|pages=78–79}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page2422&amp;quot;&amp;gt;Gusak, Dmytro; Kukush, Alexander; Kulik, Alexey; Mishura, Yuliya; Pilipenko, Andrey (2010). Theory of Stochastic Processes: With Applications to Financial Mathematics and Risk Theory. Springer Science &amp;amp; Business Media. p. 21. ISBN 978-0-387-87862-1., p. 24&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bogachev2007Vol2page5322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Vladimir I. Bogachev|title=Measure Theory (Volume 2)|url=https://books.google.com/books?id=CoSIe7h5mTsC|year=2007|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-34514-5|page=53}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这样的函数被称为右连左极（cádLag或cadlag）函数，这是法语表达式“continue a droite，limiteégauche”的首字母缩略词，因为这些函数是右连续的，具有左极限。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page7822&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=4}}&amp;lt;/ref&amp;gt;由阿纳托利·斯科罗霍德（Anatoliy Skorokod）引入的斯科罗霍德函数空间，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bogachev2007Vol2page5322&amp;quot; /&amp;gt;通常用字母&amp;lt;math&amp;gt;D&amp;lt;/math&amp;gt;表示，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page7822&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page2422&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bogachev2007Vol2page5322&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page422&amp;quot; /&amp;gt;因此函数空间也被称为空间&amp;lt;math&amp;gt;D&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page7822&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page42022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Søren Asmussen|title=Applied Probability and Queues|url=https://books.google.com/books?id=BeYaTxesKy0C|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-00211-8|page=420}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2013page12122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Patrick Billingsley|title=Convergence of Probability Measures|url=https://books.google.com/books?id=6ItqtwaWZZQC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-62596-5|page=121}}&amp;lt;/ref&amp;gt;此函数空间的表示法还可以包括定义所有右连左极函数的间隔，因此，例如，&amp;lt;math&amp;gt;D[0,1]&amp;lt;/math&amp;gt;表示在单位间隔&amp;lt;math&amp;gt;[0，1] &amp;lt;/math&amp;gt;上的右连左极函数空间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page422&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2013page12122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bass2011page3422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Richard F. Bass|title=Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Ll0T7PIkcKMC|year=2011|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-50147-7|page=34}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在随机过程理论中，由于通常假定连续时间随机过程的样本函数属于一个斯科罗霍德空间，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bogachev2007Vol2page5322&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page42022&amp;quot; /&amp;gt;因此经常使用斯科罗霍德函数空间。这种空间包含连续函数，它对应于维纳过程的样本函数。但是该空间也有具有不连续性的函数，这意味着具有跳跃性的随机过程的样本函数，例如在实数上的泊松过程也是该空间的成员。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2013page12122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;BinghamKiesel2013page15422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Nicholas H. Bingham|author2=Rüdiger Kiesel|title=Risk-Neutral Valuation: Pricing and Hedging of Financial Derivatives|url=https://books.google.com/books?id=AOIlBQAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-3856-3|page=154}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
====正则性====&lt;br /&gt;
在随机过程的数学构造中，当讨论和假设随机过程的某些条件以解决可能的构造问题时，使用“正则性”这一术语。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page53222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ&amp;amp;pg|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=532}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Khoshnevisan2006page148to16522&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Davar Khoshnevisan|title=Multiparameter Processes: An Introduction to Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=XADpBwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21631-7|pages=148–165}}&amp;lt;/ref&amp;gt;例如，为了研究具有不可数索引集的随机过程，假设随机过程遵守某种类型的正则条件，如样本函数是连续的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Todorovic2012page2222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Petar Todorovic|title=An Introduction to Stochastic Processes and Their Applications|url=https://books.google.com/books?id=XpjqBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PP5|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4613-9742-7|page=22}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page7922&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ward Whitt|title=Stochastic-Process Limits: An Introduction to Stochastic-Process Limits and Their Application to Queues|url=https://books.google.com/books?id=LkQOBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PR5|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21748-2|page=79}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==更多示例==&lt;br /&gt;
===马尔可夫过程与链===&lt;br /&gt;
''' 马尔可夫过程 Markov processes '''是一种随机过程，传统上是[https://wiki.swarma.org/index.php/%E7%A6%BB%E6%95%A3%E6%97%B6%E9%97%B4%E5%92%8C%E8%BF%9E%E7%BB%AD%E6%97%B6%E9%97%B4 离散或连续时间]的，具有马尔可夫特性，即马尔可夫过程的下一个值取决于当前值，但它有条件地独立于随机过程的前一个值。换句话说，在进程的当前状态下，进程在未来的行为是随机地独立于它在过去的行为。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Serfozo2009page222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Richard Serfozo|title=Basics of Applied Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=JBBRiuxTN0QC|year=2009|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-89332-5|page=2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rozanov2012page5822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Y.A. Rozanov|title=Markov Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=wGUECAAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4613-8190-7|page=58}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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布朗运动过程和泊松过程（一维）都是马尔可夫过程的例子&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ross1996page235and35822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Sheldon M. Ross|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=ImUPAQAAMAAJ|year=1996|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-12062-9|pages=235, 358}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而整数上的随机游走和赌徒破产问题是离散时间中马尔可夫过程的例子。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page37322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|pages=373, 374}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page4922&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=49}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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马尔可夫链是一种具有离散状态空间或离散索引集（通常表示时间）的马尔可夫过程，但马尔可夫链的精确定义各不相同&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page722&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=BeYaTxesKy0C|title=Applied Probability and Queues|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-00211-8|page=7|author=Søren Asmussen}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。例如，通常将马尔可夫链定义为具有可数状态空间的[https://wiki.swarma.org/index.php/%E8%BF%9E%E7%BB%AD%E5%8F%98%E9%87%8F 离散或连续时间]中的马尔可夫过程（因此不管时间的性质），&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen1999page18822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=0mB2CQAAQBAJ|title=Stochastic Processes|year=2015|publisher=Courier Dover Publications|isbn=978-0-486-79688-8|page=188|author=Emanuel Parzen}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page2922&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|title=A First Course in Stochastic Processes|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|pages=29, 30|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977chap622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|publisher=Springer-Verlag|year=1977|isbn=978-3-540-90275-1|pages=106–121|author=John Lamperti}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ross1996page174and23122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=ImUPAQAAMAAJ|title=Stochastic processes|publisher=Wiley|year=1996|isbn=978-0-471-12062-9|pages=174, 231|author=Sheldon M. Ross}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但也常将马尔可夫链定义为具有可数或连续状态空间的连续时间（因此与状态空间无关），&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page722&amp;quot; /&amp;gt;有人认为，现在倾向于使用具有离散时间的马尔可夫链的第一个定义，尽管约瑟夫-杜布（Joseph Doob）和钟开莱（Kai Lai Chung）等研究人员使用了第二种定义。&amp;lt;ref name=&amp;quot;MeynTweedie200922&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sean Meyn|author2=Richard L. Tweedie|title=Markov Chains and Stochastic Stability|url=https://books.google.com/books?id=Md7RnYEPkJwC|year=2009|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-73182-9|page=19}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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马尔可夫过程是一类重要的随机过程，在许多领域有着广泛的应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;LatoucheRamaswami199922&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page4722&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=47}}&amp;lt;/ref&amp;gt;例如，它们是一种称为马尔可夫链蒙特卡洛的一般随机模拟方法的基础，该方法用于模拟具有特定概率分布的随机对象，并在贝叶斯统计中得到应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RubinsteinKroese2011page22522&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Reuven Y. Rubinstein|author2=Dirk P. Kroese|title=Simulation and the Monte Carlo Method|url=https://books.google.com/books?id=yWcvT80gQK4C|year=2011|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-21052-9|page=225}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GamermanLopes200622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Dani Gamerman|author2=Hedibert F. Lopes|title=Markov Chain Monte Carlo: Stochastic Simulation for Bayesian Inference, Second Edition|url=https://books.google.com/books?id=yPvECi_L3bwC|year=2006|publisher=CRC Press|isbn=978-1-58488-587-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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马尔可夫属性的概念最初是针对连续和离散时间的随机过程，但它也适用于其它指标集，如&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧氏空间，这就导致了被称为马尔可夫随机场的随机变量集合。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rozanov2012page6122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Y.A. Rozanov|title=Markov Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=wGUECAAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4613-8190-7|page=61}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|page=27}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bremaud2013page25322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Pierre Bremaud|title=Markov Chains: Gibbs Fields, Monte Carlo Simulation, and Queues|url=https://books.google.com/books?id=jrPVBwAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4757-3124-8|page=253}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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===鞅===&lt;br /&gt;
'''鞅（Martingale）'''是一个离散时间或连续时间的随机过程，其性质是在给定过程的当前值和所有过去值的情况下，每个未来值的条件期望值等于当前值。在离散时间中，如果此属性适用于下一个值，则它适用于所有未来值。鞅的精确数学定义需要另外两个条件，再加上过滤（filtration）的数学概念，这与随时间推移可用信息增加的直觉有关。鞅通常被定义为实值的，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page6522&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=65}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page1122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Williams1991page9322&amp;quot; /&amp;gt; 但他们也可以是复数或&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1990page29222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Joseph L. Doob|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=NrsrAAAAYAAJ|year=1990|publisher=Wiley|pages=292, 293}}&amp;lt;/ref&amp;gt;或更一般的取值。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Pisier201622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Gilles Pisier|title=Martingales in Banach Spaces|url=https://books.google.com/books?id=n3JNDAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2016|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-316-67946-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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对称随机游动和维纳过程（具有零漂移）分别是离散时间和连续时间中鞅的例子。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page6522&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page1122&amp;quot; /&amp;gt;对于一串独立且同分布随机变量&amp;lt;math&amp;gt;X_1, X_2, X_3, \dots&amp;lt;/math&amp;gt;，其平均值为零。由连续部分和&amp;lt;math&amp;gt;X_1,X_1+ X_2, X_1+ X_2+X_3, \dots&amp;lt;/math&amp;gt; 构成的随机过程是一个离散时间鞅&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page1222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|pages=12, 13}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在这一方面，离散时间鞅推广了独立随机变量的部分和的概念。&amp;lt;ref name=&amp;quot;HallHeyde2014page222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=P. Hall|author2=C. C. Heyde|title=Martingale Limit Theory and Its Application|url=https://books.google.com/books?id=gqriBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR10|year=2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-6322-9|page=2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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鞅也可以通过应用一些适当的变换从随机过程中产生，这就是齐次泊松过程（在实数上）的情形，其结果是一个称为“补偿泊松过程”的鞅。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page1122&amp;quot; /&amp;gt;也可以从其他鞅中构建鞅。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page1222&amp;quot; /&amp;gt;例如，有基于鞅的维纳过程，形成了连续时间鞅。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page6522&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page11522&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=115}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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数学上的鞅形式化了公平博弈的概念，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ross1996page29522&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Sheldon M. Ross|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=ImUPAQAAMAAJ|year=1996|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-12062-9|page=295}}&amp;lt;/ref&amp;gt;它们最初是为了证明不可能赢得一场公平比赛而发展出来的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page1122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但现在它们被用于概率的许多领域，这是研究它们的主要原因之一。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Williams1991page9322&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page1122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page9622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|year=2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|pages=96}}&amp;lt;/ref&amp;gt;概率学中的许多问题都是通过在问题中找到鞅并加以研究而解决的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page37122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=371}}&amp;lt;/ref&amp;gt;在给定鞅矩的条件下，鞅会收敛，所以他们经常被用来推导收敛结果，这主要是由于鞅收敛定理。&amp;lt;ref name=&amp;quot;HallHeyde2014page222&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page2222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=22}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GrimmettStirzaker2001page33622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Geoffrey Grimmett|author2=David Stirzaker|title=Probability and Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=G3ig-0M4wSIC|year=2001|publisher=OUP Oxford|isbn=978-0-19-857222-0|page=336}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
鞅在统计学中有许多应用，但有人指出，它的使用和应用在统计学领域，尤其是统计推断领域并不那么广泛。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GlassermanKou200622&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Glasserman|first1=Paul|last2=Kou|first2=Steven|title=A Conversation with Chris Heyde|journal=Statistical Science|volume=21|issue=2|year=2006|pages=292, 293|issn=0883-4237|doi=10.1214/088342306000000088|arxiv=math/0609294|bibcode=2006math......9294G}}&amp;lt;/ref&amp;gt;他们在排队论和Palm微积分等概率论领域以及经济学&amp;lt;ref name=&amp;quot;HallHeyde2014pageX22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=P. Hall|author2=C. C. Heyde|title=Martingale Limit Theory and Its Application|url=https://books.google.com/books?id=gqriBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR10|year= 2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-6322-9|page=x}}&amp;lt;/ref&amp;gt;、金融领域&amp;lt;ref name=&amp;quot;MusielaRutkowski200622&amp;quot; /&amp;gt;都有应用&amp;lt;ref name=&amp;quot;BaccelliBremaud201322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Francois Baccelli|author2=Pierre Bremaud|title=Elements of Queueing Theory: Palm Martingale Calculus and Stochastic Recurrences|url=https://books.google.com/books?id=DH3pCAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR2|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-11657-9}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===莱维过程===&lt;br /&gt;
'''莱维过程'''是一类随机过程，可以看作是连续时间中随机游走的推广。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page133722&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bertoin1998pageVIII22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Jean Bertoin|title=Lévy Processes|url=https://books.google.com/books?id=ftcsQgMp5cUC&amp;amp;pg=PR8|year=1998|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-64632-1|page=viii}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些过程在金融、流体力学等领域有着广泛的应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page133622&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|pages=1336}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook2004page6922&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2|page=69}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些过程的主要定义特征是其静止性和独立性属性，所以它们被称为具有静止和独立增量的过程。换句话说，一个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;是一个莱维过程，如果对非负数&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;，&amp;lt;math&amp;gt;0\leq t_1\leq \dots \leq t_n&amp;lt;/math&amp;gt;，当&amp;lt;math&amp;gt;n-1&amp;lt;/math&amp;gt;递增&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
X_{t_2}-X_{t_1}, \dots ,  X_{t_{n-1}}-X_{t_n},&lt;br /&gt;
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&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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它们彼此独立，每个增量的分布只取决于时间的差异。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page133722&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
莱维过程可以被定义为状态空间是一些抽象的数学空间的，比如巴拿赫空间，但这些过程通常被定义为它们在欧几里得空间取值。索引集是非负数，所以[math]\displaystyle{I=[0,\infty )}{\displaystyle I=[0,\infty )}[/math]，这给出了时间的解释。重要的随机过程，如维纳过程、齐次泊松过程（在一个维度上），以及次元都是莱维过程。&lt;br /&gt;
===随机场===&lt;br /&gt;
随机场是由一个&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间或流形索引的随机变量的集合。一般来说，随机场可以看作是随机过程的一个例子，其中索引集不一定是实数的子集。&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page722&amp;quot; /&amp;gt;但是有一个惯例，当索引具有两个或多个维度时，随机变量的索引集合称为随机场。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KoralovSinai2007page17122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Leonid Koralov|author2=Yakov G. Sinai|title=Theory of Probability and Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=tlWOphOFRgwC|year=2007|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-68829-7|page=171}}&amp;lt;/ref&amp;gt;如果随机过程的具体定义要求索引集是实数的子集，那么随机场可以看作是随机过程的一个推广。&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook2004page1922&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2|page=19}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
===点过程===&lt;br /&gt;
点过程是随机分布在某些数学空间（如实数、&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间或更抽象的空间）上的点的集合。有时“点过程”一词并不可取，因为历史上“过程”一词表示某个系统在时间上的演变，因此，点过程也被称为“随机点域”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page10922&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sung Nok Chiu|author2=Dietrich Stoyan|author3=Wilfrid S. Kendall|author4=Joseph Mecke|title=Stochastic Geometry and Its Applications|url=https://books.google.com/books?id=825NfM6Nc-EC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-65825-3|page=109}}&amp;lt;/ref&amp;gt;对点过程有不同的解释，如随机计数度量或随机集。&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page10822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sung Nok Chiu|author2=Dietrich Stoyan|author3=Wilfrid S. Kendall|author4=Joseph Mecke|title=Stochastic Geometry and Its Applications|url=https://books.google.com/books?id=825NfM6Nc-EC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-65825-3|page=108}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Haenggi2013page1022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Martin Haenggi|title=Stochastic Geometry for Wireless Networks|url=https://books.google.com/books?id=CLtDhblwWEgC|year=2013|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-01469-5|page=10}}&amp;lt;/ref&amp;gt;一些作者将点过程和随机过程视为两个不同的对象，也就是说点过程是随机过程产生或与随机过程相关联的随机对象，&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones2006page19422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=D. Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods|url=https://books.google.com/books?id=6Sv4BwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21564-8|page=194}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;CoxIsham1980page322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.R. Cox|author2=Valerie Isham|title=Point Processes|url=https://books.google.com/books?id=KWF2xY6s3PoC|year=1980|publisher=CRC Press|isbn=978-0-412-21910-8|page=3}}&amp;lt;/ref&amp;gt;尽管有人评论说，点过程和随机过程之间的区别并不明显。&amp;lt;ref name=&amp;quot;CoxIsham1980page322&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
另一些作者认为点过程是一个随机过程，其中过程由它所定义的基础空间（在点过程的上下文中，“状态空间”一词可以指定义点过程的空间，如实数，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992page822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MollerWaagepetersen2003page722&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Jesper Moller|author2=Rasmus Plenge Waagepetersen|title=Statistical Inference and Simulation for Spatial Point Processes|url=https://books.google.com/books?id=dBNOHvElXZ4C|year=2003|publisher=CRC Press|isbn=978-0-203-49693-0|page=7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;它对应于随机过程中的索引集）集合来索引，如实数或&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-维的欧几里得空间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page3122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=31}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Schmidt2014page9922&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Volker Schmidt|title=Stochastic Geometry, Spatial Statistics and Random Fields: Models and Algorithms|url=https://books.google.com/books?id=brsUBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR5|date= 2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-10064-7|page=99}}&amp;lt;/ref&amp;gt;其他随机过程，如更新和计数过程，也在点过程理论中进行了研究。&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones20022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=D. Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods|url=https://books.google.com/books?id=6Sv4BwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21564-8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;CoxIsham198022&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.R. Cox|author2=Valerie Isham|title=Point Processes|url=https://books.google.com/books?id=KWF2xY6s3PoC|year=1980|publisher=CRC Press|isbn=978-0-412-21910-8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
==历史 History==&lt;br /&gt;
===早期概率论 Early probability theory===&lt;br /&gt;
概率论起源于机会博弈，它有着悠久的历史，有些游戏在几千年前就已经开始了，&amp;lt;ref name=&amp;quot;:122&amp;quot;&amp;gt;{{Cite book|title=Markov Chains: From Theory to Implementation and Experimentation|last=Gagniuc|first=Paul A.|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|year=2017|isbn=978-1-119-38755-8|location=US|pages=1–2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;David195522&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=David|first1=F. N.|title=Studies in the History of Probability and Statistics I. Dicing and Gaming (A Note on the History of Probability)|journal=Biometrika|volume=42|issue=1/2|pages=1–15|year=1955|issn=0006-3444|doi=10.2307/2333419|jstor=2333419}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但人们很少从概率的角度对其进行分析。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Maistrov2014page122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=L. E. Maistrov|title=Probability Theory: A Historical Sketch|url=https://books.google.com/books?id=2ZbiBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR9|year=2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-1863-2|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;1654年通常被认为是概率论的诞生，当时法国数学家皮埃尔-费马和布莱斯-帕斯卡尔在一个赌博问题的激励下，就概率问题进行了书面通信。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Seneta2006page122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|last1=Seneta|first1=E.|title=Encyclopedia of Statistical Sciences|chapter=Probability, History of|year=2006|doi=10.1002/0471667196.ess2065.pub2|page=1|isbn=978-0471667193}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Tabak2014page24to2622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Tabak|title=Probability and Statistics: The Science of Uncertainty|url=https://books.google.com/books?id=h3WVqBPHboAC|year=2014|publisher=Infobase Publishing|isbn=978-0-8160-6873-9|pages=24–26}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是在更早的时候，就有关于赌博游戏概率的数学工作，比如吉罗拉莫·卡尔达诺（Gerolamo Cardano）16世纪写作的“Liber de Ludo Aleae”，在他死后于1663年发表。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bellhouse200522&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Bellhouse|first1=David|title=Decoding Cardano's Liber de Ludo Aleae|journal=Historia Mathematica|volume=32|issue=2|year=2005|pages=180–202|issn=0315-0860|doi=10.1016/j.hm.2004.04.001|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
继卡尔达诺之后，雅各布·伯努利（Jakob Bernoulli，也被称为James Bernoulli或Jacques Bernoulli&amp;lt;ref name=&amp;quot;Hald2005page22122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Anders Hald|title=A History of Probability and Statistics and Their Applications before 1750|url=https://books.google.com/books?id=pOQy6-qnVx8C|year=2005|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-0-471-72517-6|page=221}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）写了Ars conjuctandi，这在概率论史上被认为是重大事件。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:122&amp;quot; /&amp;gt;伯努利的书出版于1713年，也是在他死后出版的，这本书激发了许多数学家研究概率。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Maistrov2014page5622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=L. E. Maistrov|title=Probability Theory: A Historical Sketch|url=https://books.google.com/books?id=2ZbiBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR9|year=2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-1863-2|page=56}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Tabak2014page3722&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Tabak|title=Probability and Statistics: The Science of Uncertainty|url=https://books.google.com/books?id=h3WVqBPHboAC|year=2014|publisher=Infobase Publishing|isbn=978-0-8160-6873-9|page=37}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 但是，尽管一些著名的数学家对概率论做出了贡献，比如皮埃尔-西蒙-拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace,）、亚伯拉罕-德-莫伊夫（Abraham de Moivre）、卡尔-高斯（Carl Gauss）、西蒙-泊阿松 （Siméon Poisson）和帕夫努蒂·切比雪夫（Pafnuty Chebyshev），&amp;lt;ref name=&amp;quot;Chung199822&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Chung|first1=Kai Lai|title=Probability and Doob|journal=The American Mathematical Monthly|volume=105|issue=1|pages=28–35|year=1998|issn=0002-9890|doi=10.2307/2589523|jstor=2589523}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham200022&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Bingham|first1=N.|title=Studies in the history of probability and statistics XLVI. Measure into probability: from Lebesgue to Kolmogorov|journal=Biometrika|volume=87|issue=1|year=2000|pages=145–156|issn=0006-3444|doi=10.1093/biomet/87.1.145}}&amp;lt;/ref&amp;gt;大多数数学界人士直到20世纪，才认为概率论是数学的一部分（一个显著的例外是俄罗斯的圣彼得堡学派，在那里，以切比雪夫为首的数学家研究概率论&amp;lt;ref name=&amp;quot;BenziBenzi200722&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Benzi|first1=Margherita|last2=Benzi|first2=Michele|last3=Seneta|first3=Eugene|title=Francesco Paolo Cantelli. b. 20 December 1875 d. 21 July 1966|journal=International Statistical Review|volume=75|issue=2|year=2007|page=128|issn=0306-7734|doi=10.1111/j.1751-5823.2007.00009.x}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Chung199822&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;BenziBenzi200722&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob199622&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Doob|first1=Joseph L.|title=The Development of Rigor in Mathematical Probability (1900-1950)|journal=The American Mathematical Monthly|volume=103|issue=7|pages=586–595|year=1996|issn=0002-9890|doi=10.2307/2974673|jstor=2974673}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer197622&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Cramer|first1=Harald|title=Half a Century with Probability Theory: Some Personal Recollections|journal=The Annals of Probability|volume=4|issue=4|year=1976|pages=509–546|issn=0091-1798|doi=10.1214/aop/1176996025|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
===统计力学 Statistical mechanics===&lt;br /&gt;
在物理科学领域，科学家们在19世纪发展了[https://wiki.swarma.org/index.php/%E7%BB%9F%E8%AE%A1%E5%8A%9B%E5%AD%A6 统计力学]学科。在这个学科中，物理系统，例如装满气体的容器，可以从数学上看作或处理为许多运动粒子的集合。尽管有些科学家（比如鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Clausius））试图将随机性纳入统计物理学，但大部分工作没有或几乎没有随机性。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Truesdell1975page2222&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Truesdell|first1=C.|title=Early kinetic theories of gases|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=15|issue=1|year=1975|pages=22–23|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00327232}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brush1967page15022&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Brush|first1=Stephen G.|title=Foundations of statistical mechanics 1845?1915|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=4|issue=3|year=1967|pages=150–151|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00412958}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这种情况在1859年发生了变化，当时詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 James Clerk Maxwell对该领域做出了重大贡献，更具体地说，他提出了气体的动力学理论，假设气体粒子以随机速度向随机方向移动。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Truesdell1975page3122&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Truesdell|first1=C.|title=Early kinetic theories of gases|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=15|issue=1|year=1975|pages=31–32|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00327232}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brush195822&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Brush|first1=S.G.|title=The development of the kinetic theory of gases IV. Maxwell|journal=Annals of Science|volume=14|issue=4|year=1958|pages=243–255|issn=0003-3790|doi=10.1080/00033795800200147}}&amp;lt;/ref&amp;gt;气体动力学理论和统计物理在19世纪下半叶继续发展，其工作主要由克劳修斯，路德维希·玻尔兹曼和[https://wiki.swarma.org/index.php/%E7%BA%A6%E8%A5%BF%E4%BA%9A%C2%B7%E5%A8%81%E6%8B%89%E5%BE%B7%C2%B7%E5%90%89%E5%B8%83%E6%96%AF 约西亚·威拉德·吉布斯]完成，这些工作后来对阿尔伯特·爱因斯坦的布朗运动数学模型产生了影响。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brush1968page1522&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Brush|first1=Stephen G.|title=A history of random processes|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=5|issue=1|year=1968|pages=15–16|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00328110}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
===测度论与概率论===&lt;br /&gt;
1900年在巴黎举行的国际数学家大会上，大卫-希尔伯特（David Hilbert）提出了一份数学问题的清单，其中他的第六个问题要求对物理和概率的公理化进行数学处理。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham200022&amp;quot; /&amp;gt;大约在20世纪初，数学家们发展了测度论，这是研究函数积分的数学分支，其中两位创始人是法国数学家亨利-勒贝斯格（Henri Lebesgue）和米尔-博莱尔É（mile Borel。）1925年，另一位法国数学家P保罗·莱维（aul Lévy出）版了第一本使用测度论思想的概率论书籍。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham200022&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
20世纪20年代，苏联的数学家们对概率论做出了重大贡献，比如谢尔盖-伯恩斯坦（Sergei Bernstein），亚历山大-辛钦（Aleksandr Khinchin，Khinchin这个名字也用英语写成（或音译成）Khintchine。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob193422&amp;quot; /&amp;gt;）和安德烈-科尔莫戈罗夫（Andrei Kolmogorov）。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer197622&amp;quot; /&amp;gt; 科尔莫戈罗夫于1984年发表了他的一次尝试，为概率论提出一个基于度量理论的数学基础。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KendallBatchelor1990page3322&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Kendall|first1=D. G.|last2=Batchelor|first2=G. K.|last3=Bingham|first3=N. H.|last4=Hayman|first4=W. K.|last5=Hyland|first5=J. M. E.|last6=Lorentz|first6=G. G.|last7=Moffatt|first7=H. K.|last8=Parry|first8=W.|last9=Razborov|first9=A. A.|last10=Robinson|first10=C. A.|last11=Whittle|first11=P.|title=Andrei Nikolaevich Kolmogorov (1903–1987)|journal=Bulletin of the London Mathematical Society|volume=22|issue=1|year=1990|page=33|issn=0024-6093|doi=10.1112/blms/22.1.31}}&amp;lt;/ref&amp;gt;在20世纪30年代初，辛钦和科尔莫戈罗夫成立了概率研讨会，金-斯卢茨基（Eugene Slutsky等）、尼古拉-斯米尔诺夫（Nikolai Smirnov）等研究人员参加了这些研讨会，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vere-Jones2006page122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|last1=Vere-Jones|first1=David|title=Encyclopedia of Statistical Sciences|chapter=Khinchin, Aleksandr Yakovlevich|page=1|year=2006|doi=10.1002/0471667196.ess6027.pub2|isbn=978-0471667193}}&amp;lt;/ref&amp;gt;辛钦首次给出了随机变量的数学定义，即由实数索引的一组随机变量。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob193422&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vere-Jones2006page422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|last1=Vere-Jones|first1=David|title=Encyclopedia of Statistical Sciences|chapter=Khinchin, Aleksandr Yakovlevich|page=4|year=2006|doi=10.1002/0471667196.ess6027.pub2|isbn=978-0471667193}}&amp;lt;/ref&amp;gt;（Doob在引用Khinchin时，使用了“机会变量”这个词，它曾经是“随机变量”的替代词。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Snell200522&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Snell|first1=J. Laurie|title=Obituary: Joseph Leonard Doob|journal=Journal of Applied Probability|volume=42|issue=1|year=2005|page=251|issn=0021-9002|doi=10.1239/jap/1110381384|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）&lt;br /&gt;
===现代概率论的诞生 Birth of modern probability theory===&lt;br /&gt;
1933年，德烈-科尔莫戈罗夫（Andrei Kolmogorov在）德国出版了一本关于概率论基础的书，名为《概率计算的基本概念》，后来翻译成英文，1950年出版，作为概率论的基础。这本书的出版现在被广泛认为是现代概率论的诞生，从此概率论和随机过程理论成为数学的一部分。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham200022&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer197622&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在科尔莫戈罗夫的书出版后，辛钦和科尔莫戈洛夫以及其他数学家如约瑟夫-杜布（Joseph Doob）、威廉-费勒（William Feller）、莫里斯-弗雷谢（Maurice Fréchet）、保罗-莱维（Paul Lévy）、沃尔夫冈-多布林（Wolfgang Doeblin）和哈拉尔-克拉梅尔（Harald Cramér）&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham200022&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer197622&amp;quot; /&amp;gt;，都在概率论和随机过程方面做了进一步的基础工作，&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
几十年后，克拉梅尔（Cramér）把20世纪30年代称为“数学概率论的英雄时期”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer197622&amp;quot; /&amp;gt;第二次世界大战很大程度上中断了概率论的发展。例如，大战导致费勒从瑞典迁移到美国&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer197622&amp;quot; /&amp;gt;，以及现在被认为是随机过程先驱的多布林的去世。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lindvall199122&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Lindvall|first1=Torgny|title=W. Doeblin, 1915-1940|journal=The Annals of Probability|volume=19|issue=3|year=1991|pages=929–934|issn=0091-1798|doi=10.1214/aop/1176990329|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;[[File:Joseph_Doob.jpg|thumb|right|数学家约瑟夫-杜布（Joseph Doob）在随机过程理论方面做了早期的工作，做出了基本贡献，尤其是在鞅理论方面。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Getoor200922&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Getoor|first1=Ronald|title=J. L. Doob: Foundations of stochastic processes and probabilistic potential theory|journal=The Annals of Probability|volume=37|issue=5|year=2009|page=1655|issn=0091-1798|doi=10.1214/09-AOP465|arxiv=0909.4213|bibcode=2009arXiv0909.4213G|s2cid=17288507}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Snell200522&amp;quot; /&amp;gt;他的书《随机过程》被在概率论领域具有很高的影响力。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham200522&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Bingham|first1=N. H.|title=Doob: a half-century on|journal=Journal of Applied Probability|volume=42|issue=1|year=2005|pages=257–266|issn=0021-9002|doi=10.1239/jap/1110381385|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;|链接=https://wiki.swarma.org/index.php/%E6%96%87%E4%BB%B6:Joseph_Doob.jpg]]&lt;br /&gt;
===二战后的随机过程===&lt;br /&gt;
第二次世界大战后，概率论和随机过程的研究得到了数学家的更多关注，在概率论和数学的许多领域做出了重大贡献，并开创了新的领域统计学。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer197622&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer200922&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Meyer|first1=Paul-André|title=Stochastic Processes from 1950 to the Present|journal=Electronic Journal for History of Probability and Statistics|volume=5|issue=1|year=2009|pages=1–42}}&amp;lt;/ref&amp;gt;从20世纪40年代开始，伊藤清司（Kiyosi Itô）发表了发展随机微积分领域的论文，其中设计基于维纳或布朗运动过程的随机积分和随机[https://wiki.swarma.org/index.php/%E5%BE%AE%E5%88%86%E6%96%B9%E7%A8%8B 微分方程]。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito1998Prize22&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|title=Kiyosi Itô receives Kyoto Prize|journal=Notices of the AMS|volume=45|issue=8|year=1998|pages=981–982}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
同样从20世纪40年代开始，随机过程（尤其是鞅）与数学领域的势理论之间建立了联系，角谷静夫（Shizuo Kakutani）的早期思想和后来约瑟夫（Joseph Doob）的工作都是如此。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer200922&amp;quot; /&amp;gt;在20世纪50年代尔伯特-亨特G（ilbert Hunt）完成了被创性的进一步工作，他把马尔科夫过程和势能理论联系起来，这对莱维过程的理论产生了重大影响，并使人们对用伊藤开发的方法研究马尔科夫过程产生了更多兴趣。&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter200422&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bertoin1998pageVIIIandIX22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Jean Bertoin|title=Lévy Processes|url=https://books.google.com/books?id=ftcsQgMp5cUC&amp;amp;pg=PR8|year=1998|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-64632-1|page=viii and ix}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page17622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=176}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1953年，约瑟夫-杜布（Joseph Doob）出版了《随机过程》一书，这本书对随机过程理论产生了重大影响，并强调了测度理论在概率论中的重要性。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer200922&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham200522&amp;quot; /&amp;gt;杜布还要发展了鞅理论，后来Paul-André Meyer也作出了重大贡献。早期的工作是由谢尔盖-伯恩斯坦（Sergei Bernstein）、保罗-莱维（Paul Lévy）和让-维尔（Jean Ville）进行的，后者对随机过程采用了“鞅”一词。&amp;lt;ref name=&amp;quot;HallHeyde2014page122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=P. Hall|author2=C. C. Heyde|title=Martingale Limit Theory and Its Application|url=https://books.google.com/books?id=gqriBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR10|year=2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-6322-9|pages=1, 2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Dynkin198922&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Dynkin|first1=E. B.|title=Kolmogorov and the Theory of Markov Processes|journal=The Annals of Probability|volume=17|issue=3|year=1989|pages=822–832|issn=0091-1798|doi=10.1214/aop/1176991248|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;鞅理论中的方法已成为解决各种概率问题的常用方法。研究马尔可夫过程的技术和理论被开发出来，然后被应用于鞅上。反之，从鞅理论中也建立了处理马尔可夫过程的方法。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer200922&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
概率的其他领域也被发展和用于随机过程的研究，其中一个主要方法是大偏差理论。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer200922&amp;quot; /&amp;gt; 该理论在统计物理等领域有许多应用，其核心思想至少可以追溯到20世纪30年代。在20世纪60年代和70年代后期，苏联的亚历山大·温策尔（Alexander Wentzell）和美国的门罗-D-唐斯克（Monroe D.Donsker）以及斯里尼瓦萨-瓦拉丹（Srinivasa Varadhan）完成了基础工作，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ellis1995page9822&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Ellis|first1=Richard S.|title=An overview of the theory of large deviations and applications to statistical mechanics|journal=Scandinavian Actuarial Journal|volume=1995|issue=1|year=1995|page=98|issn=0346-1238|doi=10.1080/03461238.1995.10413952}}&amp;lt;/ref&amp;gt;后来瓦拉丹获得了2007年阿贝尔奖。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RaussenSkau200822&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Raussen|first1=Martin|last2=Skau|first2=Christian|title=Interview with Srinivasa Varadhan|journal=Notices of the AMS|volume=55|issue=2|year=2008|pages=238–246}}&amp;lt;/ref&amp;gt;在上世纪90年代和21世纪，Schramm-Loewner演化&amp;lt;ref name=&amp;quot;HenkelKarevski2012page11322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Malte Henkel|author2=Dragi Karevski|title=Conformal Invariance: an Introduction to Loops, Interfaces and Stochastic Loewner Evolution|url=https://books.google.com/books?id=fnCQWd0GEZ8C&amp;amp;pg=PA113|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-642-27933-1|page=113}}&amp;lt;/ref&amp;gt;和粗略路径&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page57122&amp;quot; /&amp;gt;理论被引入和发展来研究概率论中的随机过程和其他数学对象，这促使菲尔兹奖分别在2008年被授予德林-维尔纳W（endelin Werner）&amp;lt;ref name=&amp;quot;Werner2004Fields22&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|title=2006 Fields Medals Awarded|journal=Notices of the AMS|volume=53|issue=9|year=2015|pages=1041–1044}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，在2014年被授予马丁-海勒（Martin Hairer）&amp;lt;ref name=&amp;quot;Hairer2004Fields22&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Quastel|first1=Jeremy|title=The Work of the 2014 Fields Medalists|journal=Notices of the AMS|volume=62|issue=11|year=2015|pages=1341–1344}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程理论仍然是研究的焦点，每年都有关于随机过程的国际会议。&amp;lt;ref name=&amp;quot;BlathImkeller201122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page133622&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===特定随机过程的发现===&lt;br /&gt;
虽然辛钦在1930年代给出了随机过程的数学定义&amp;lt;ref&amp;gt;Doob, Joseph (1934). &amp;quot;Stochastic Processes and Statistics&amp;quot;. ''Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America''. '''20''' (6): 376–379. Bibcode:1934PNAS...20..376D. doi:10.1073/pnas.20.6.376. PMC 1076423. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 16587907&amp;lt;/nowiki&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Vere-Jones, David (2006). &amp;quot;Khinchin, Aleksandr Yakovlevich&amp;quot;. ''Encyclopedia of Statistical Sciences''. p. 4. doi:10.1002/0471667196.ess6027.pub2. ISBN 978-0471667193&amp;lt;/ref&amp;gt;，但在不同的环境中已经发现了具体的随机过程，如布朗运动过程和泊松过程&amp;lt;ref&amp;gt;Jarrow, Robert; Protter, Philip (2004). &amp;quot;A short history of stochastic integration and mathematical finance: the early years, 1880–1970&amp;quot;. ''A Festschrift for Herman Rubin''. Institute of Mathematical Statistics Lecture Notes - Monograph Series. pp. 75–80. CiteSeerX 10.1.1.114.632. doi:10.1214/lnms/1196285381. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-940600-61-4&amp;lt;/bdi&amp;gt;. ISSN 0749-2170.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Guttorp, Peter; Thorarinsdottir, Thordis L. (2012). &amp;quot;What Happened to Discrete Chaos, the Quenouille Process, and the Sharp Markov Property? Some History of Stochastic Point Processes&amp;quot;. ''International Statistical Review''. '''80''' (2): 253–268. doi:10.1111/j.1751-5823.2012.00181.x. ISSN 0306-7734.&amp;lt;/ref&amp;gt;。一些随机过程的族，如点过程或更新过程，有着漫长而复杂的历史，可以追溯到几个世纪前&amp;lt;ref&amp;gt;D.J. Daley; D. Vere-Jones (2006). ''An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods''. Springer Science &amp;amp; Business Media. pp. 1–4. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-387-21564-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
==== 伯努利过程 ====&lt;br /&gt;
伯努利过程可以作为抛出有偏的硬币的数学模型，它可能是第一个被研究的随机过程&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page30122&amp;quot; /&amp;gt;。这个过程是一连串独立的伯努利试验&amp;lt;ref&amp;gt;Bertsekas, Dimitri P.; Tsitsiklis, John N. (2002). ''Introduction to Probability''. Athena Scientific. p. 273. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-1-886529-40-3&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;，伯努利是以杰克-伯努利（Jackob Bernoulli）的名字命名的，他用这些试验来研究机会博弈，包括克里斯蒂安-惠更斯（Christiaan Huygens）早先提出和研究的概率问题&amp;lt;ref name=&amp;quot;Hald2005page22122&amp;quot; /&amp;gt;。伯努利的工作，包括伯努利过程，于1713年发表在他的《猜想论》一书中。&lt;br /&gt;
==== 随机游走过程 ====&lt;br /&gt;
1905年，卡尔-皮尔逊（Karl Pearson）在提出一个描述平面上随机行走的问题时，创造了随机游走这个术语，其动机是在生物学中的应用，但这种涉及随机行走的问题在其他领域已经得到研究。几个世纪前研究的某些赌博问题也可以被视为涉及随机漫步的问题。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Weiss2006page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Joel Louis Lebowitz (1984). ''Nonequilibrium phenomena II: from stochastics to hydrodynamics''. North-Holland Pub. pp. 8–10. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-444-86806-0&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;例如，被称为 &amp;quot;赌徒破产&amp;quot;的问题是基于一个简单的随机行走&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor201222&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page37322&amp;quot; /&amp;gt;，是一个具有吸收障碍的随机行走的例子。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Seneta2006page122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ibe2013page1122&amp;quot; /&amp;gt;帕斯卡尔、费马和惠恩斯都给出了这个问题的数值解决方案，但没有详细说明他们的方法&amp;lt;ref name=&amp;quot;Hald2005page22122&amp;quot; /&amp;gt;，然后雅各布-伯努利（Jakob Bernoulli）和亚伯拉罕-德莫伊夫尔（ Abraham de Moivre）提出了更详细的解决方案。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于n维整数格中的随机行走，乔治·波利亚（George Pólya）在1919年和1921年发表了工作，他研究了对称随机行走返回到格子中先前位置的概率。波利亚表明，一个对称的随机行走，在格子的任何方向前进的概率都是相同的，在一维和二维中会以概率1返回到格子中的前一个位置，但在三维或更高维度中概率为零&amp;lt;ref&amp;gt;Ionut Florescu (2014). ''Probability and Stochastic Processes''. John Wiley &amp;amp; Sons. p. 385. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-1-118-59320-2&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Barry D. Hughes (1995). ''Random Walks and Random Environments: Random walks''. Clarendon Press. p. 111. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-19-853788-5&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
==== 维纳过程 ====&lt;br /&gt;
维纳过程或布朗运动过程起源于不同的领域，包括统计学、金融学和物理学&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter200422&amp;quot; /&amp;gt;。1880年，托瓦尔·蒂勒（Thorvald Thiele）写了一篇关于最小二乘法的论文，他用这个过程来研究时间序列分析中模型的误差。&amp;lt;ref&amp;gt;Thiele, Thorwald N. (1880). &amp;quot;Om Anvendelse af mindste Kvadraterbs Methode i nogle Tilfælde, hvoren Komplikation af visse Slags uensartede tilfældige Fejlkilder giver Fejleneen &amp;quot;systematisk&amp;quot; Karakter&amp;quot;. ''Kongelige Danske Videnskabernes Selskabs Skrifter''. Series 5 (12): 381–408.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Hald, Anders (1981). &amp;quot;T. N. Thiele's Contributions to Statistics&amp;quot;. ''International Statistical Review / Revue Internationale de Statistique''. '''49''' (1): 1–20. doi:10.2307/1403034. ISSN 0306-7734. JSTOR 1403034&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;:22&amp;quot;&amp;gt;Lauritzen, Steffen L. (1981). &amp;quot;Time Series Analysis in 1880: A Discussion of Contributions Made by T.N. Thiele&amp;quot;. ''International Statistical Review / Revue Internationale de Statistique''. '''49''' (3): 319–320. doi:10.2307/1402616. ISSN 0306-7734. JSTOR 1402616.&amp;lt;/ref&amp;gt;这项工作现在被认为是卡尔曼滤波的统计方法的早期发现，但这项工作在很大程度上被忽略了。人们认为蒂勒的论文中的观点太过先进，以至于当时更广泛的数学和统计学界都不理解。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:22&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
法国数学家路易斯·巴施里耶 (Louis Bachelier）在他1900年的论文中使用了维纳过程&amp;lt;ref&amp;gt;Bachelier, Luis (1900). &amp;quot;Théorie de la spéculation&amp;quot; (PDF). ''Ann. Sci. Éc. Norm. Supér.'' Serie 3, 17: 21–89. doi:10.24033/asens.476&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Bachelier, Luis (1900). &amp;quot;The Theory of Speculation&amp;quot;. ''Ann. Sci. Éc. Norm. Supér''. Serie 3, 17: 21–89 (Engl. translation by David R. May, 2011). doi:10.24033/asens.476&amp;lt;/ref&amp;gt;以模拟巴黎证券交易所的价格变化，&amp;lt;ref&amp;gt;Courtault, Jean-Michel; Kabanov, Yuri; Bru, Bernard; Crepel, Pierre; Lebon, Isabelle; Le Marchand, Arnaud (2000). &amp;quot;Louis Bachelier on the Centenary of Theorie de la Speculation&amp;quot; (PDF). ''Mathematical Finance''. '''10''' (3): 339–353. doi:10.1111/1467-9965.00098. ISSN 0960-1627.&amp;lt;/ref&amp;gt;但他并不知道蒂勒的工作。&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter200422&amp;quot; /&amp;gt;有人猜测巴施里耶从朱尔斯·雷格诺尔（Jules Regnault）的随机漫步模型中汲取了灵感，但Bachelier并没有引用他的话&amp;lt;ref name=&amp;quot;:32&amp;quot;&amp;gt;Jovanovic, Franck (2012). &amp;quot;Bachelier: Not the forgotten forerunner he has been depicted as. An analysis of the dissemination of Louis Bachelier's work in economics&amp;quot; (PDF). ''The European Journal of the History of Economic Thought''. '''19''' (3): 431–451. doi:10.1080/09672567.2010.540343. ISSN 0967-2567. S2CID 154003579.&amp;lt;/ref&amp;gt;，而巴施里耶的论文现在被认为是金融数学领域的先驱。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人们普遍认为，巴施里耶的作品没有获得什么关注，被遗忘了几十年，直到20世纪50年代被伦纳德-萨维奇重新发现，然后在1964年被翻译成英文后变得更加流行。但这项工作在数学界从未被遗忘，因为巴施里耶在1912年出版了一本书，详细介绍了他的想法，&amp;lt;ref name=&amp;quot;:32&amp;quot; /&amp;gt;这本书被包括杜布、费勒&amp;lt;ref name=&amp;quot;:32&amp;quot; /&amp;gt;和科尔莫戈罗夫&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter200422&amp;quot; /&amp;gt;在内的数学家所引用。这本书仍然被引用着，但后来从1960年代开始，当经济学家开始引用巴施里耶的工作时，巴施里耶的原始论文开始被引用得多于他的书&amp;lt;ref name=&amp;quot;:32&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1905年，阿尔伯特-爱因斯坦发表了一篇论文，他研究了布朗运动或运动的物理观察，通过使用气体动力学理论的思想来解释液体中颗粒的看似随机的运动。爱因斯坦推导出一个被称为扩散方程的微分方程，用于描述在某一空间区域找到一个粒子的概率。在爱因斯坦发表第一篇关于布朗运动的论文后不久，马里安-斯莫鲁奇夫斯基（ Marian Smoluchowski）发表了他引用爱因斯坦的作品，但他写道，他通过使用不同的方法独立得出了同等的结果&amp;lt;ref&amp;gt;Brush, Stephen G. (1968). &amp;quot;A history of random processes&amp;quot;. ''Archive for History of Exact Sciences''. '''5''' (1): 25. doi:10.1007/BF00328110. ISSN 0003-9519. S2CID 117623580.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
爱因斯坦的工作，以及让-佩兰获得的实验结果，后来在20世纪20年代启发了诺伯特-维纳&amp;lt;ref&amp;gt;Brush, Stephen G. (1968). &amp;quot;A history of random processes&amp;quot;. ''Archive for History of Exact Sciences''. '''5''' (1): 1–36. doi:10.1007/BF00328110. ISSN 0003-9519. S2CID 117623580.&amp;lt;/ref&amp;gt;，他使用珀西-丹尼尔发展的一种度量理论和傅里叶分析来证明维纳过程作为一个数学对象的存在&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter200422&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
==== 泊松过程 ====&lt;br /&gt;
泊松过程是以西梅翁·泊松（Siméon Poisson）的名字命名的，因为其定义涉及泊松分布，但泊松从未研究过这个过程&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker200022&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;D.J. Daley; D. Vere-Jones (2006). ''An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods''. Springer Science &amp;amp; Business Media. pp. 8–9. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-387-21564-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。有许多关于泊松过程的早期使用或发现的说法&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker200022&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GuttorpThorarinsdottir201222&amp;quot; /&amp;gt;。在20世纪初，泊松过程会在不同的情况下独立出现&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker200022&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GuttorpThorarinsdottir201222&amp;quot; /&amp;gt;。1903年在瑞典，菲利普-伦德伯格（ Filip Lundberg）发表了一篇论文，其中包含的工作现在被认为是基本的和开创性的，他提出用一个齐次泊松过程来模拟保险索赔&amp;lt;ref&amp;gt;Embrechts, Paul; Frey, Rüdiger; Furrer, Hansjörg (2001). &amp;quot;Stochastic processes in insurance and finance&amp;quot;. ''Stochastic Processes: Theory and Methods''. Handbook of Statistics. Vol. 19. p. 367. doi:10.1016/S0169-7161(01)19014-0. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0444500144&amp;lt;/bdi&amp;gt;. ISSN 0169-7161.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Cramér, Harald (1969). &amp;quot;Historical review of Filip Lundberg's works on risk theory&amp;quot;. ''Scandinavian Actuarial Journal''. '''1969''' (sup3): 6–12. doi:10.1080/03461238.1969.10404602. ISSN 0346-1238.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
另一项发现发生在1909年的丹麦，当时尔朗（A.K.Erlang）在为有限时间间隔内的来电数量开发一个数学模型时得出了泊松分布。尔朗当时并不知道泊松的早期工作，他假设每个时间间隔内到达的电话数量是相互独立的。然后，他发现了极限情况，这实际上是将泊松分布重塑为二项分布的极限&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker200022&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1910年，欧内斯特-卢瑟福（Ernest Rutherford ）和汉斯-盖格（Hans Geiger ）发表了关于α粒子计数的实验结果。在他们工作的推动下，哈里-贝特曼（Harry Bateman）研究了计数问题，并推导出泊松概率作为一组微分方程的解，从而独立发现了泊松过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker200022&amp;quot; /&amp;gt; 在这之后，有许多关于泊松过程的研究和应用，但其早期历史很复杂，生物学家、生态学家、工程师和各种物理科学家在众多领域对该过程的各种应用已经说明了这一点&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker200022&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
==== 马尔可夫过程 ====&lt;br /&gt;
马尔可夫过程和马尔可夫链是以安德烈-马尔可夫命名的，他在20世纪初研究了马尔可夫链&amp;lt;ref name=&amp;quot;:42&amp;quot;&amp;gt;Gagniuc, Paul A. (2017). ''Markov Chains: From Theory to Implementation and Experimentation''. NJ: John Wiley &amp;amp; Sons. pp. 2–8. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-1-119-38755-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。马尔可夫对研究独立随机序列的扩展很感兴趣&amp;lt;ref name=&amp;quot;:42&amp;quot; /&amp;gt;。在他于1906年发表的第一篇关于马尔可夫链的论文中，马尔可夫表明，在某些条件下，马尔可夫链的平均结果会收敛到一个固定的数值向量，因此证明了一个没有独立假设的弱大数法则，&amp;lt;ref name=&amp;quot;:52&amp;quot;&amp;gt;Gagniuc, Paul A. (2017). ''Markov Chains: From Theory to Implementation and Experimentation''. NJ: John Wiley &amp;amp; Sons. pp. 1–235. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-1-119-38755-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;:62&amp;quot;&amp;gt;Charles Miller Grinstead; James Laurie Snell (1997). ''Introduction to Probability''. American Mathematical Soc. pp. 464–466. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-8218-0749-1&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt; &amp;lt;ref name=&amp;quot;:72&amp;quot;&amp;gt;Pierre Bremaud (2013). ''Markov Chains: Gibbs Fields, Monte Carlo Simulation, and Queues''. Springer Science &amp;amp; Business Media. p. ix. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-1-4757-3124-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;:82&amp;quot;&amp;gt;Hayes, Brian (2013). &amp;quot;First links in the Markov chain&amp;quot;. ''American Scientist''. '''101''' (2): 92–96. doi:10.1511/2013.101.92.&amp;lt;/ref&amp;gt; ，而独立假设曾被普遍认为是这种数学定律成立的条件之一&amp;lt;ref name=&amp;quot;:82&amp;quot; /&amp;gt;。 马尔可夫后来用马尔可夫链来研究亚历山大-普希金写的《欧仁-奥涅金》中元音的分布，并证明了这种链的中心极限定理&amp;lt;ref name=&amp;quot;:52&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;:62&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1912年，庞加莱（Poincaré）研究了有限群上的马尔科夫链，目的是研究重排。马尔科夫链的其他早期应用包括保罗（Paul）和塔季扬娜-埃伦费斯特（Tatyana Ehrenfest）在1907年提出的扩散模型，以及弗朗西斯-高尔顿（Francis Galton）和亨利-威廉-沃森（Henry William Watson）在1873年提出的分支过程，比马尔科夫的工作更早。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:62&amp;quot; /&amp;gt; &amp;lt;ref name=&amp;quot;:72&amp;quot; /&amp;gt;在高尔顿和沃森的工作之后，人们发现他们的分支过程在大约三十年前就被伊雷内-朱尔·比内梅（Irénée-Jules Bienaymé）独立发现和研究了&amp;lt;ref&amp;gt;Seneta, E. (1998). &amp;quot;I.J. Bienaymé [1796-1878]: Criticality, Inequality, and Internationalization&amp;quot;. ''International Statistical Review / Revue Internationale de Statistique''. '''66''' (3): 291–292. doi:10.2307/1403518. ISSN 0306-7734. JSTOR 1403518.&amp;lt;/ref&amp;gt;。从1928年开始，莫里斯·弗雷歇（Maurice Fréchet）开始对马尔科夫链感兴趣，最终导致他在1938年发表了一篇关于马尔科夫链的详细研究&amp;lt;ref name=&amp;quot;:62&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Bru, B.; Hertz, S. (2001). &amp;quot;Maurice Fréchet&amp;quot;. ''Statisticians of the Centuries''. pp. 331–334. doi:10.1007/978-1-4613-0179-0_71. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-387-95283-3&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
安德雷·柯尔莫哥洛夫（Andrei Kolmogorov）在1931年的一篇论文中发展了早期连续时间马尔可夫过程的大部分理论&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer197622&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KendallBatchelor1990page3322&amp;quot; /&amp;gt;。柯尔莫哥洛夫部分受到了路易斯·巴施里耶（Louis Bachelier）1900年关于股票市场波动的工作以及诺伯特·维纳（Norbert Wiener）关于爱因斯坦布朗运动模型的工作的启发。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KendallBatchelor1990page3322&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Marc Barbut; Bernard Locker; Laurent Mazliak (2016). ''Paul Lévy and Maurice Fréchet: 50 Years of Correspondence in 107 Letters''. Springer London. p. 5. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-1-4471-7262-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt; 他引入并研究了一组被称为扩散过程的特殊马尔可夫过程，然后在其上推导了一组描述该过程的微分方程&amp;lt;ref name=&amp;quot;KendallBatchelor1990page3322&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Valeriy Skorokhod (2005). ''Basic Principles and Applications of Probability Theory''. Springer Science &amp;amp; Business Media. p. 146. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-3-540-26312-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。独立于柯尔莫哥洛夫的工作，悉尼-查普曼（Sydney Chapman）在1928年的一篇论文中，以比柯尔莫哥洛夫更不严格的数学方式，在研究布朗运动时得出了一个方程&amp;lt;ref&amp;gt;Bernstein, Jeremy (2005). &amp;quot;Bachelier&amp;quot;. ''American Journal of Physics''. '''73''' (5): 398–396. Bibcode:2005AmJPh..73..395B. doi:10.1119/1.1848117. ISSN 0002-9505.&amp;lt;/ref&amp;gt;，现在称为查普曼-科尔莫戈罗夫方程。这些微分方程现在被称为科尔莫戈罗夫方程&amp;lt;ref&amp;gt;William J. Anderson (2012). ''Continuous-Time Markov Chains: An Applications-Oriented Approach''. Springer Science &amp;amp; Business Media. p. vii. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-1-4612-3038-0&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;或科尔莫戈罗夫-查普曼方程&amp;lt;ref&amp;gt;Kendall, D. G.; Batchelor, G. K.; Bingham, N. H.; Hayman, W. K.; Hyland, J. M. E.; Lorentz, G. G.; Moffatt, H. K.; Parry, W.; Razborov, A. A.; Robinson, C. A.; Whittle, P. (1990). &amp;quot;Andrei Nikolaevich Kolmogorov (1903–1987)&amp;quot;. ''Bulletin of the London Mathematical Society''. '''22''' (1): 57. doi:10.1112/blms/22.1.31. ISSN 0024-6093.&amp;lt;/ref&amp;gt;。对马尔科夫过程的基础作出重大贡献的其他数学家包括从1930年代开始的威廉-费勒（William Feller），后来又有从1950年代开始的尤金-代金（Eugene Dynkin）。&lt;br /&gt;
==== 莱维过程 ====&lt;br /&gt;
像维纳过程和泊松过程一样的莱维过程由1930年带学习他们的保罗·莱维（Paul Lévy）命名&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page133622&amp;quot; /&amp;gt;，但是它们与无限可分分布的联系可以追溯到20世纪20年代&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bertoin1998pageVIII22&amp;quot; /&amp;gt;。这一结果后来由莱维于1934年在更一般的条件下推导出来，然后辛钦（Khinchin）在1937年独立地给出了这一特征函数的另一种形式&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer197622&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;David Applebaum (2004). ''Lévy Processes and Stochastic Calculus''. Cambridge University Press. p. 67. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-521-83263-2&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。除了莱维、辛钦和柯尔莫哥洛夫之外，福内梯B（runo de Finetti）和伊藤清（Kiyosi Itô）也对莱维过程的理论做出了早期的基本贡献&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bertoin1998pageVIII22&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
==参考文献==&lt;br /&gt;
&amp;lt;references /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==编辑推荐==&lt;br /&gt;
===集智课程===&lt;br /&gt;
====[https://campus.swarma.org/course/3157 熵率（Entropy-Rate）]====&lt;br /&gt;
在本课程中，程帆老师主要介绍了随机过程，熵率，热力学第二定律以及马氏链的函数相关知识。&lt;br /&gt;
===集智文章===&lt;br /&gt;
*[https://swarma.org/?p=29330  从用箭头构造矩阵到可表函子]&lt;br /&gt;
*[https://swarma.org/?p=29326  PNAS前沿：系统何时走向崩溃？深度学习算法帮助预警临界点]&lt;br /&gt;
*[https://swarma.org/?p=29128  2021泛太平洋因果推断大会总结]&lt;br /&gt;
----本中文词条水流心不竞翻译，[https://wiki.swarma.org/index.php/%E7%94%A8%E6%88%B7:%E8%96%84%E8%8D%B7 薄荷]编辑，如有问题，欢迎在讨论页面留言。&lt;br /&gt;
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'''本词条内容源自wikipedia及公开资料，遵守 CC3.0协议。'''&lt;br /&gt;
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[[Category:随机模型]]&lt;br /&gt;
[[Category:统计数据类型]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
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		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E9%9A%8F%E6%9C%BA%E8%BF%87%E7%A8%8B&amp;diff=29033</id>
		<title>随机过程</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E9%9A%8F%E6%9C%BA%E8%BF%87%E7%A8%8B&amp;diff=29033"/>
		<updated>2022-03-11T22:40:53Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：almost done&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;{{#seo:&lt;br /&gt;
|keywords=维纳运动,布朗运动,概率论&lt;br /&gt;
|description=被广泛用作以随机方式变化的系统和现象的数学模型&lt;br /&gt;
}}[[File:BMonSphere.jpg|thumb|球体表面维纳或布朗运动过程的计算机模拟实现。维纳过程被广泛认为是概率论中研究最多和中心的随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to472&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Joseph L. Doob|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=7Bu8jgEACAAJ|year=1990|publisher=Wiley|pages=46, 47}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page12&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page292&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=29}}&amp;lt;/ref&amp;gt;|链接=https://wiki.swarma.org/index.php/%E6%96%87%E4%BB%B6:BMonSphere.jpg]]&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
在[https://wiki.swarma.org/index.php/%E6%A6%82%E7%8E%87%E8%AE%BA 概率论]及相关领域中，'''随机过程 stochastic process'''（或random process）是一个数学对象，通常被定义为随机变量的集合。给出对一个随机过程的解释，该过程表示某个系统随机的数值随时间的变化，例如细菌种群的增长，电流由于热噪声而波动，或者一个气体分子的运动。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to472&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen19992&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Emanuel Parzen|title=Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=0mB2CQAAQBAJ|year= 2015|publisher=Courier Dover Publications|isbn=978-0-486-79688-8|pages=7, 8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page12&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=q0lo91imeD0C|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;:02&amp;quot;&amp;gt;{{Cite book|title=Markov Chains: From Theory to Implementation and Experimentation|last=Gagniuc|first=Paul A.|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|year=2017|isbn=978-1-119-38755-8|location= NJ|pages=1–235}}&amp;lt;/ref&amp;gt;随机过程被广泛用作以随机方式变化的系统和现象的数学模型。它们在许多学科都有应用，比如生物学&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bressloff20142&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Paul C. Bressloff|title=Stochastic Processes in Cell Biology|url=https://books.google.com/books?id=SwZYBAAAQBAJ|year=2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-08488-6}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，化学 &amp;lt;ref name=&amp;quot;Kampen20112&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=N.G. Van Kampen|title=Stochastic Processes in Physics and Chemistry|url=https://books.google.com/books?id=N6II-6HlPxEC|year=2011|publisher=Elsevier|isbn=978-0-08-047536-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 生态学,&amp;lt;ref name=&amp;quot;LandeEngen20032&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Russell Lande|author2=Steinar Engen|author3=Bernt-Erik Sæther|title=Stochastic Population Dynamics in Ecology and Conservation|url=https://books.google.com/books?id=6KClauq8OekC|year=2003|publisher=Oxford University Press|isbn=978-0-19-852525-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 神经科学&amp;lt;ref name=&amp;quot;LaingLord20102&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Carlo Laing|author2=Gabriel J Lord|title=Stochastic Methods in Neuroscience|url=https://books.google.com/books?id=RaYSDAAAQBAJ|year=2010|publisher=OUP Oxford|isbn=978-0-19-923507-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;, 物理学&amp;lt;ref name=&amp;quot;PaulBaschnagel20132&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Wolfgang Paul|author2=Jörg Baschnagel|title=Stochastic Processes: From Physics to Finance|url=https://books.google.com/books?id=OWANAAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-319-00327-6}}&amp;lt;/ref&amp;gt;, 图像处理, 信号处理,&amp;lt;ref name=&amp;quot;Dougherty19992&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Edward R. Dougherty|title=Random processes for image and signal processing|url=https://books.google.com/books?id=ePxDAQAAIAAJ|year=1999|publisher=SPIE Optical Engineering Press|isbn=978-0-8194-2513-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 控制理论, &amp;lt;ref name=&amp;quot;Bertsekas19962&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Dimitri P. Bertsekas|title=Stochastic Optimal Control: The Discrete-Time Case|url=http://www.athenasc.com/socbook.html|year=1996|publisher=Athena Scientific]|isbn=1-886529-03-5}}&amp;lt;/ref&amp;gt;  [https://wiki.swarma.org/index.php/%E4%BF%A1%E6%81%AF%E8%AE%BA 信息论],&amp;lt;ref name=&amp;quot;CoverThomas2012page712&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Thomas M. Cover|author2=Joy A. Thomas|title=Elements of Information Theory|url=https://books.google.com/books?id=VWq5GG6ycxMC=PT16|year=2012|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-58577-1|page=71}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 计算机科学,&amp;lt;ref name=&amp;quot;Baron20152&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Michael Baron|title=Probability and Statistics for Computer Scientists, Second Edition|url=https://books.google.com/books?id=CwQZCwAAQBAJ|year=2015|publisher=CRC Press|isbn=978-1-4987-6060-7|page=131}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 密码学&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Jonathan Katz|author2=Yehuda Lindell|title=Introduction to Modern Cryptography: Principles and Protocols|url=https://archive.org/details/Introduction_to_Modern_Cryptography|year=2007|publisher=CRC Press|isbn=978-1-58488-586-3|page=[https://archive.org/details/Introduction_to_Modern_Cryptography/page/n44 26]}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 和 电信学.&amp;lt;ref name=&amp;quot;BaccelliBlaszczyszyn20092&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=François Baccelli|author2=Bartlomiej Blaszczyszyn|title=Stochastic Geometry and Wireless Networks|url=https://books.google.com/books?id=H3ZkTN2pYS4C|year=2009|publisher=Now Publishers Inc|isbn=978-1-60198-264-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 此外，金融市场中看似随机的变化促进了随机过程在金融领域的广泛应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele20012&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=H06xzeRQgV4C|year=2001|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95016-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MusielaRutkowski20062&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Marek Musiela|author2=Marek Rutkowski|title=Martingale Methods in Financial Modelling|url=https://books.google.com/books?id=iojEts9YAxIC|year= 2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-26653-2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Shreve20042&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Steven E. Shreve|title=Stochastic Calculus for Finance II: Continuous-Time Models|url=https://books.google.com/books?id=O8kD1NwQBsQC|year=2004|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-40101-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
应用和现象研究反过来又启发了新随机过程的提出。这种随机过程的例子包括维纳过程（Wiener process）或布朗运动过程（Brownian motion process，“布朗运动”可以指物理过程，也被称为“布朗运动”，以及随机过程，一个数学对象，但为了避免歧义，本文使用“布朗运动过程”或“维纳过程”来表示后者，其风格类似于：例如吉赫曼和斯科罗霍德 &amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod19692&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 或罗森布拉特&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenblatt19622&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Murray Rosenblatt|title=Random Processes|url=https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0|url-access=registration|year=1962|publisher=Oxford University Press}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）使用路易斯·巴切勒来研究巴黎证券交易所的价格变化，&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter20042&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|last1=Jarrow|first1=Robert|title=A Festschrift for Herman Rubin|last2=Protter|first2=Philip|chapter=A short history of stochastic integration and mathematical finance: the early years, 1880–1970|year=2004|pages=75–80|issn=0749-2170|doi=10.1214/lnms/1196285381|citeseerx=10.1.1.114.632|series=Institute of Mathematical Statistics Lecture Notes - Monograph Series|isbn=978-0-940600-61-4}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 以及爱尔朗使用的泊松过程来研究某段时间内拨出的电话号码。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker20002&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Stirzaker|first1=David|title=Advice to Hedgehogs, or, Constants Can Vary|journal=The Mathematical Gazette|volume=84|issue=500|year=2000|pages=197–210|issn=0025-5572|doi=10.2307/3621649|jstor=3621649}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这两个随机过程被认为是随机过程理论中最重要和最核心的，&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to472&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen19992&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|page=32}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 并且被巴切勒和爱尔朗先后于不同的环境和国家多次被独立地发现&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter20042&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GuttorpThorarinsdottir20122&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Guttorp|first1=Peter|last2=Thorarinsdottir|first2=Thordis L.|title=What Happened to Discrete Chaos, the Quenouille Process, and the Sharp Markov Property? Some History of Stochastic Point Processes|journal=International Statistical Review|volume=80|issue=2|year=2012|pages=253–268|issn=0306-7734|doi=10.1111/j.1751-5823.2012.00181.x}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''随机函数 Random function'''这个术语也用来指随机或随机过程，&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page212&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|first1=Dmytro|last1=Gusak|first2=Alexander|last2=Kukush|first3=Alexey|last3=Kulik|first4=Yuliya|last4=Mishura|first5=Andrey|last5=Pilipenko|title=Theory of Stochastic Processes: With Applications to Financial Mathematics and Risk Theory|url=https://books.google.com/books?id=8Nzn51YTbX4C|year=2010|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-87862-1|page=21|ref=harv}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page422&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Valeriy Skorokhod|title=Basic Principles and Applications of Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=dQkYMjRK3fYC|year= 2005|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-26312-8|page=42}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 因为随机过程也可以被解释为函数空间中的随机元素。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page242&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|year=2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|pages=24–25}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page12&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Lamperti|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|year=1977|publisher=Springer-Verlag|isbn=978-3-540-90275-1|pages=1–2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;stochastic和random process可以互换使用，通常没有专门的数学空间用于索引随机变量。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page242&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChaumontYor20122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Loïc Chaumont|author2=Marc Yor|title=Exercises in Probability: A Guided Tour from Measure Theory to Random Processes, Via Conditioning|url=https://books.google.com/books?id=1dcqV9mtQloC&amp;amp;pg=PR4|year= 2012|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-60655-5|page=175}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是，当随机变量被整数或实数的一个区间索引时，通常使用这两个术语。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChaumontYor20122&amp;quot; /&amp;gt;如果随机变量被笛卡尔平面或某些高维欧几里得空间索引，那么随机变量的集合通常被称为'''随机场 random field'''。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page72&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Robert J. Adler|author2=Jonathan E. Taylor|title=Random Fields and Geometry|url=https://books.google.com/books?id=R5BGvQ3ejloC|year=2009|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-48116-6|pages=7–8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;随机过程的值并不总是数字，也可以是向量或其他数学对象。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page12&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
根据随机过程的数学性质，随机过程可以分为不同的类别，包括随机游走，&amp;lt;ref name=&amp;quot;LawlerLimic20102&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Gregory F. Lawler|author2=Vlada Limic|title=Random Walk: A Modern Introduction|url=https://books.google.com/books?id=UBQdwAZDeOEC|year= 2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48876-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 鞅（概率论）,&amp;lt;ref name=&amp;quot;Williams19912&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Williams|title=Probability with Martingales|url=https://books.google.com/books?id=e9saZ0YSi-AC|year=1991|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-40605-5}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 马尔可夫过程,&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams20002&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year= 2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 莱维过程,&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook20042&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 高斯过程,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author=Mikhail Lifshits|title=Lectures on Gaussian Processes|url=https://books.google.com/books?id=03m2UxI-UYMC|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-642-24939-6}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 随机场，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler20102&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Robert J. Adler|title=The Geometry of Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=ryejJmJAj28C&amp;amp;pg=PA1|year= 2010|publisher=SIAM|isbn=978-0-89871-693-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 更新过程和分支过程&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor20122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year= 2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。随机过程的研究使用了概率、微积分、线性代数、集合论的数学知识和技术，以及拓扑学&amp;lt;ref name=&amp;quot;Hajek20152&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Bruce Hajek|title=Random Processes for Engineers|url=https://books.google.com/books?id=Owy0BgAAQBAJ|year=2015|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-316-24124-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;LatoucheRamaswami19992&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=G. Latouche|author2=V. Ramaswami|title=Introduction to Matrix Analytic Methods in Stochastic Modeling|url=https://books.google.com/books?id=Kan2ki8jqzgC|year=1999|publisher=SIAM|isbn=978-0-89871-425-8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones20072&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=David Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume II: General Theory and Structure|url=https://books.google.com/books?id=nPENXKw5kwcC|year= 2007|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21337-8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;和数学分析的分支，如实分析、测量理论、傅立叶分析和泛函分析。随机过程理论是对数学的重要贡献&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum20042&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|pages=1336–1347}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，不论关于理论还是应用，它都是活跃的研究主题。&amp;lt;ref name=&amp;quot;BlathImkeller20112&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Jochen Blath|author2=Peter Imkeller|author3=Sylvie Rœlly|title=Surveys in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=CyK6KAjwdYkC|year=2011|publisher=European Mathematical Society|isbn=978-3-03719-072-2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Talagrand20142&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Michel Talagrand|title=Upper and Lower Bounds for Stochastic Processes: Modern Methods and Classical Problems|url=https://books.google.com/books?id=tfa5BAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2014|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-642-54075-2|pages=4–}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bressloff2014VII2&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Paul C. Bressloff|title=Stochastic Processes in Cell Biology|url=https://books.google.com/books?id=SwZYBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-08488-6|pages=vii–ix}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
==简介==&lt;br /&gt;
随机过程可以被定义为随机变量的集合，这些随机变量由一些数学集合构成索引，这意味着随机过程中的每个随机变量都与集合中的一个元素唯一关联。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen19992&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page12&amp;quot; /&amp;gt;用于索引随机变量的集合称为“索引集”。从历史上看，索引集是实数的一些子集，例如自然数，为索引集提供了对时间的解释。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to472&amp;quot; /&amp;gt; 集合中的每个随机变量都取值于相同的数学空间中，称为“状态空间（state space）”。例如，这个状态空间可以是整数、实数或维欧几里德空间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to472&amp;quot; /&amp;gt; '''增量'''是随机过程在两个索引值之间变化的量，通常被解释为两个时间点。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page272&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=27}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page13372&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|page=1337}}&amp;lt;/ref&amp;gt;由于随机性，随机过程可以有许多结果，随机过程的单个结果被称为“抽样函数”或“实现”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page121b2&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|pages=121–124}}&amp;lt;/ref&amp;gt;[[File:Wiener_process_3d.png|thumb|right|单个计算机模拟时间0≤t≤2的三维维纳或布朗运动过程的“样本函数”或“实现”。这个随机过程的指标集是非负数，而其状态空间是三维欧几里德空间|链接=https://wiki.swarma.org/index.php/%E6%96%87%E4%BB%B6:Wiener_process_3d.png]]&lt;br /&gt;
===分类===&lt;br /&gt;
随机过程可以用不同的方法进行分类，例如，根据其状态空间、索引集或随机变量之间的相关性。一种常见的分类方法是通过索引集和状态空间的基数进行分类。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page2942&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|pages=294, 295}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page262&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=26}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|pages=24, 25}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
当解释为时间时，如果随机过程的指标集有有限个或可数个元素，例如有限的一组数、一组整数或自然数，那么随机过程被认为在离散时间域上&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page4822&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Patrick Billingsley|title=Probability and Measure|url=https://books.google.com/books?id=QyXqOXyxEeIC|year=2008|publisher=Wiley India Pvt. Limited|isbn=978-81-265-1771-8|page=482}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page5272&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=527}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。如果索引集是实数上的某个区间，则时间被称为连续时间。这两类随机过程分别被称为'''离散时间随机过程'''和'''连续时间随机过程'''&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page272&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brémaud2014page1202&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Pierre Brémaud|title=Fourier Analysis and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dP2JBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-09590-5|page=120}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenthal2006page1772&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Jeffrey S Rosenthal|title=A First Look at Rigorous Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=am1IDQAAQBAJ|year=2006|publisher=World Scientific Publishing Co Inc|isbn=978-981-310-165-4|pages=177–178}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。离散时间随机过程被认为更容易研究，因为连续时间过程需要更先进的数学技术和知识，特别当索引集不可数时。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KloedenPlaten2013page632&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter E. Kloeden|author2=Eckhard Platen|title=Numerical Solution of Stochastic Differential Equations|url=https://books.google.com/books?id=r9r6CAAAQBAJ=PA1|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-12616-5|page=63}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Khoshnevisan2006page1532&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Davar Khoshnevisan|title=Multiparameter Processes: An Introduction to Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=XADpBwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21631-7|pages=153–155}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 如果索引集是整数或整数的子集，则随机过程也可以称为'''随机序列 random sequence'''。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page5272&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果状态空间是整数或自然数，则随机过程称为“离散随机过程”或“整值随机过程”。如果状态空间是实数，则随机过程被称为“实值随机过程”或“具有连续状态空间的过程”。如果状态空间是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-维欧几里德空间，则随机过程称为&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-“维向量过程”或&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;—“向量过程”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;florescu214page2942&amp;quot;&amp;gt;Ionut Florescu (2014). Probability and Stochastic Processes. John Wiley &amp;amp; Sons. pp. 294, 295. ISBN 978-1-118-59320-2.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page262&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===词源学===&lt;br /&gt;
在英语中，“随机”一词最初用作形容词，其定义是“与推测有关”，源于一个希腊语词，意思是“瞄准一个目标，猜测”，而牛津英语词典将1662年作为其最早出现的年份。&amp;lt;ref name=&amp;quot;OxfordStochastic2&amp;quot;&amp;gt;{Cite OED | random}&amp;lt;/ref&amp;gt;雅各布·伯努利 Jakob Bernoulli在他关于概率的著作《猜想的艺术》（Ars conquectandi）中使用了“猜想的艺术或随机的艺术”（“Ars Conjectandi sive Stochastice”）这个短语，该著作最初于1713年以拉丁文出版。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Sheĭnin2006page52&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=O. B. Sheĭnin|title=Theory of probability and statistics as exemplified in short dictums|url=https://books.google.com/books?id=XqMZAQAAIAAJ|year=2006|publisher=NG Verlag|isbn=978-3-938417-40-9|page=5}}&amp;lt;/ref&amp;gt;在提到伯努利时，这一短语被拉迪斯劳斯-博特凯维茨 Ladislaus Bortkiewicz 使用，他在1917用德语stochastic表示“随机”的意思。&amp;lt;ref name=&amp;quot;SheyninStrecker2011page1362&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Oscar Sheynin|author2=Heinrich Strecker|title=Alexandr A. Chuprov: Life, Work, Correspondence|url=https://books.google.com/books?id=1EJZqFIGxBIC&amp;amp;pg=PA9|year=2011|publisher=V&amp;amp;R unipress GmbH|isbn=978-3-89971-812-6|page=136}}&amp;lt;/ref&amp;gt;术语“随机过程”最早出现在1934年约瑟夫-杜布 Joseph Doob 1934年的一篇论文中。&amp;lt;ref name=&amp;quot;OxfordStochastic2&amp;quot; /&amp;gt; 对于该术语和明确的数学定义，杜布引用了另一篇1934年的论文，其中亚历山大-金钦 Aleksandr Khinchin用德语使用了&amp;quot;''stochastischer Prozeß'' ”一词，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob19342&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Doob|first1=Joseph|title=Stochastic Processes and Statistics|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|volume=20|issue=6|year=1934|pages=376–379|doi=10.1073/pnas.20.6.376|pmid=16587907|pmc=1076423|bibcode=1934PNAS...20..376D}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Khintchine19342&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Khintchine|first1=A.|title=Korrelationstheorie der stationeren stochastischen Prozesse|journal=Mathematische Annalen|volume=109|issue=1|year=1934|pages=604–615|issn=0025-5831|doi=10.1007/BF01449156}}&amp;lt;/ref&amp;gt;尽管这个德语术语在早些时候就被使用过，例如，安德烈-科尔莫戈罗夫 Andrei Kolmogorov在1931年就使用了它。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kolmogoroff1931page12&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Kolmogoroff|first1=A.|title=Über die analytischen Methoden in der Wahrscheinlichkeitsrechnung|journal=Mathematische Annalen|volume=104|issue=1|year=1931|page=1|issn=0025-5831|doi=10.1007/BF01457949}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
根据牛津英语词典的研究，英语中和随机含义相同的这个词的早期出现，可以追溯到16世纪，而早期记录的类似用法开始于14世纪，它是一个名词，意思是“浮躁、极速、力量或暴力(在骑马、奔跑、惊人等等)”。这个单词本身来自中世纪法语单词，意思是“速度，匆忙” ，它可能来源于法语动词，意思是“奔跑”或“疾驰”。随机（random）过程这个术语的第一次书面出现早于随机（stochastic）过程，牛津英语词典也把它作为同义词，并在弗朗西斯·埃奇沃思1888年发表的一篇文章中使用。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
根据《牛津英语词典》，“随机”一词在英语中的早期出现及其目前的含义——即与机会或运气有关，可以追溯到16世纪，而更早的使用记录始于14世纪，是一个名词，意思是 &amp;quot;急躁、巨大的速度、力量或暴力（在骑马、跑步、击球等方面）&amp;quot;。这个词本身来自一个中古法语单词，意思是 &amp;quot;速度、匆忙&amp;quot;，它可能是从法语动词“奔跑”或“飞奔”衍生而来。随机过程（random process）一词的首次书面出现早于随机过程（stochastic process），《牛津英语词典》也将其作为同义词，并被弗朗西斯·艾其沃斯 Francis Edgeworth 于1888年发表的一篇文章中使用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;OxfordRandom2&amp;quot;&amp;gt;{Cite OED | random}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
===术语===&lt;br /&gt;
随机过程的定义各不相同&amp;lt;ref name=&amp;quot;FristedtGray2013page5802&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Bert E. Fristedt|author2=Lawrence F. Gray|title=A Modern Approach to Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=9xT3BwAAQBAJ&amp;amp;pg=PA716|year= 2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4899-2837-5|page=580}}&amp;lt;/ref&amp;gt; ，但是传统上随机过程被定义为由某个集合索引的随机变量的集族&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page1212&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|pages=121, 122}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page4082&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Søren Asmussen|title=Applied Probability and Queues|url=https://books.google.com/books?id=BeYaTxesKy0C|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-00211-8|page=408}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。术语“随机（random）过程”和“随机（stochastic）过程”被视为同义词，可以互换使用，而无需精确指定索引集。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page242&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChaumontYor20122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page72&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker2005page452&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Stirzaker|title=Stochastic Processes and Models|url=https://books.google.com/books?id=0avUelS7e7cC|year=2005|publisher=Oxford University Press|isbn=978-0-19-856814-8|page=45}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenblatt1962page912&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Murray Rosenblatt|title=Random Processes|url=https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0|url-access=registration|year=1962|publisher=Oxford University Press|page=[https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0/page/91 91]}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Gubner2006page3832&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John A. Gubner|title=Probability and Random Processes for Electrical and Computer Engineers|url=https://books.google.com/books?id=pa20eZJe4LIC|year=2006|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-45717-0|page=383}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。 &amp;quot;集合&amp;quot;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker2005page452&amp;quot; /&amp;gt; 和&amp;quot;族&amp;quot;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen19992&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page132&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Kiyosi Itō|title=Essentials of Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=pY5_DkvI-CcC&amp;amp;pg=PR4|year=2006|publisher=American Mathematical Soc.|isbn=978-0-8218-3898-3|page=13}}&amp;lt;/ref&amp;gt;都会使用，而有时则用 &amp;quot;参数集&amp;quot;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page12&amp;quot; /&amp;gt; 或 &amp;quot;参数空间&amp;quot;&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page72&amp;quot; /&amp;gt;来代替 &amp;quot;索引集&amp;quot;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
术语“随机函数”也用于指代随机过程（stochastic process）或随机过程（random process），&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Loeve19782&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=M. Loève|title=Probability Theory II|url=https://books.google.com/books?id=1y229yBbULIC|year=1978|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-90262-3|page=163}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brémaud2014page1332&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Pierre Brémaud|title=Fourier Analysis and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dP2JBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-09590-5|page=133}}&amp;lt;/ref&amp;gt;尽管有时它只在随机过程取实值时使用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page132&amp;quot; /&amp;gt;当索引集是实数以外的数学空间时，也使用这个术语&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page12&amp;quot;&amp;gt;p. 1&amp;lt;/ref&amp;gt;，而当索引集被解释为时间时，通常使用“随机过程”（stochastic process）和“随机过程”（random process），&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bass2011page12&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Richard F. Bass|title=Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Ll0T7PIkcKMC|year=2011|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-50147-7|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;另外当索引集是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-维欧几里德空间&amp;lt;math&amp;gt;\mathbb{R}^n&amp;lt;/math&amp;gt;或流形时，会用随机场这一术语。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page72&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
===记号===&lt;br /&gt;
随机过程可以用&amp;lt;math&amp;gt;\{X(t)\}_{t\in T} &amp;lt;/math&amp;gt;，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brémaud2014page1202&amp;quot; /&amp;gt; &amp;lt;math&amp;gt;\{X_t\}_{t\in T} &amp;lt;/math&amp;gt;,&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page4082&amp;quot; /&amp;gt; &amp;lt;math&amp;gt;\{X_t\}&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page32&amp;quot;&amp;gt;,{{cite book|author=John Lamperti|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|year=1977|publisher=Springer-Verlag|isbn=978-3-540-90275-1|page=3}}&amp;lt;/ref&amp;gt;或简单地称为&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;或&amp;lt;math&amp;gt;X（t）&amp;lt;/math&amp;gt;，尽管&amp;lt;math&amp;gt;X（t）&amp;lt;/math&amp;gt;被视为函数表示法的滥用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page552&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=55}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 比如， &amp;lt;math&amp;gt;X(t)&amp;lt;/math&amp;gt; 或 &amp;lt;math&amp;gt;X_t&amp;lt;/math&amp;gt;表示具有索引&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;的随机变量，而不是整个随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page32&amp;quot; /&amp;gt;如果索引集是&amp;lt;math&amp;gt;T=[0,\infty)&amp;lt;/math&amp;gt;，那么我们可以这样写，例如用&amp;lt;math&amp;gt;(X_t , t \geq 0)&amp;lt;/math&amp;gt;来表示随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChaumontYor20122&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
==示例==&lt;br /&gt;
===伯努利过程===&lt;br /&gt;
最简单的随机过程之一是伯努利过程，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page2932&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=293}}&amp;lt;/ref&amp;gt;它是独立同分布随机变量的序列，其中每个随机变量取值1或0，比如概率&amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt;的值为1，概率&amp;lt;math&amp;gt;1-p&amp;lt;/math&amp;gt;为零。这个过程可以与反复投一枚硬币关联，其中正面的概率为&amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt;，其值为1，而反面的值为零。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page3012&amp;quot;&amp;gt;{{cite book| first= Ionut |last= Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=301}}&amp;lt;/ref&amp;gt;换句话说，伯努利过程是一系列独立同分布的伯努利随机变量，&amp;lt;ref name=&amp;quot;BertsekasTsitsiklis2002page2732&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Dimitri P. Bertsekas|author2=John N. Tsitsiklis|title=Introduction to Probability|url=https://books.google.com/books?id=bcHaAAAAMAAJ|year=2002|publisher=Athena Scientific|isbn=978-1-886529-40-3|page=273}}&amp;lt;/ref&amp;gt;每一次抛硬币都是[https://wiki.swarma.org/index.php/%E4%BC%AF%E5%8A%AA%E5%88%A9%E8%AF%95%E9%AA%8C 伯努利试验]的一个例子。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ibe2013page112&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Oliver C. Ibe|title=Elements of Random Walk and Diffusion Processes|url=https://books.google.com/books?id=DUqaAAAAQBAJ&amp;amp;pg=PT10|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-61793-9|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===随机游走===&lt;br /&gt;
随机游走这样一类随机过程，通常定义为欧几里德空间中独立同分布的随机变量或者或随机向量的和，因此它们是在离散时间上变化的过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klenke2013page3472&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Achim Klenke|title=Probability Theory: A Comprehensive Course|url=https://books.google.com/books?id=aqURswEACAAJ|year=2013|publisher=Springer|isbn=978-1-4471-5362-7|pages=347}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;LawlerLimic2010page12&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Gregory F. Lawler|author2=Vlada Limic|title=Random Walk: A Modern Introduction|url=https://books.google.com/books?id=UBQdwAZDeOEC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48876-1|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page1362&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|date= 2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|page=136}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page3832&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=383}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Durrett2010page2772&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Rick Durrett|title=Probability: Theory and Examples|url=https://books.google.com/books?id=evbGTPhuvSoC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-49113-6|page=277}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是有些人也使用这个术语来指代在连续时间上变化的过程，&amp;lt;ref name=&amp;quot;“Weiss2006page1”2&amp;quot;&amp;gt;&amp;lt;nowiki&amp;gt;{cite book | last1=Weiss | first1=George H.| title=Statistical Sciences | chapter=Random Walks | year=2006 | doi=10.1002/0471667196.ess2180.pub2 | page=1 | isbn=978-0471667193}}&amp;lt;/nowiki&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;尤其是金融中使用的维纳过程，这导致了一些误解，从而招来了一些批评。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Spanos1999page4542&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Aris Spanos|title=Probability Theory and Statistical Inference: Econometric Modeling with Observational Data|url=https://books.google.com/books?id=G0_HxBubGAwC|year=1999|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-42408-0|page=454}}&amp;lt;/ref&amp;gt;还有其他各种类型的随机游走，它们的状态空间可以是其他数学对象，例如格和群，一般来说，它们都是被充分研究的，在不同的学科中有许多应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Weiss2006page12&amp;quot;&amp;gt;Weiss, George H. (2006). &amp;quot;Random Walks&amp;quot;. Encyclopedia of Statistical Sciences. p. 1. doi:10.1002/0471667196.ess2180.pub2. ISBN 978-0471667193.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page812&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=81}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机游走的一个经典例子被称为“简单随机游动”，它是一个离散时间上的随机过程，以整数为状态空间，基于伯努利过程，其中每个伯努利变量取+1或-1。换言之，简单随机游走发生在整数上，其值要么随概率&amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt;增加1，要么随着概率&amp;lt;math&amp;gt;1-p&amp;lt;/math&amp;gt;而减小1，因此这种随机游动的指标集是自然数，而其状态空间是整数。如果&amp;lt;math&amp;gt;p=0.5&amp;lt;/math&amp;gt;，这种随机游动称为对称随机游走。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Gut2012page882&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Allan Gut|title=Probability: A Graduate Course|url=https://books.google.com/books?id=XDFA-n_M5hMC|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4614-4708-5|page=88}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GrimmettStirzaker2001page712&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Geoffrey Grimmett|author2=David Stirzaker|title=Probability and Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=G3ig-0M4wSIC|year=2001|publisher=OUP Oxford|isbn=978-0-19-857222-0|page=71}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===维纳过程===&lt;br /&gt;
维纳过程是一个具有平稳独立增量并且基于增量大小呈正态分布的随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page562&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=56}}&amp;lt;/ref&amp;gt;维纳过程是以诺伯特-维纳命名的，他证明了它的数学存在性，但是这个过程也被称为布朗运动过程或布朗运动，因为它和液体中的布朗运动有历史渊源。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brush1968page12&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Brush|first1=Stephen G.|title=A history of random processes|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=5|issue=1|year=1968|pages=1–2|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00328110}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page13382&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|pages=1338}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page13382&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page212&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C&amp;amp;pg=PR2|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=21}}&amp;lt;/ref&amp;gt;[[File:维纳过程.png|thumb|left|实现维纳Wiener过程（或布朗运动过程），具有漂移（&amp;lt;font color=blue&amp;gt;蓝色&amp;lt;/font&amp;gt;）且不漂移（&amp;lt;font color=red&amp;gt;红色&amp;lt;/font&amp;gt;）。|链接=https://wiki.swarma.org/index.php/%E6%96%87%E4%BB%B6:%E7%BB%B4%E7%BA%B3%E8%BF%87%E7%A8%8B.png]]''' 维纳过程'''在概率论中起着中心作用，通常被认为是最重要和研究的随机过程，并与其他随机过程联系在一起&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to472&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page292&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page4712&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=471}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page212&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|pages=21, 22}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014pageVIII2&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=VIII}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RevuzYor2013pageIX2&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Daniel Revuz|author2=Marc Yor|title=Continuous Martingales and Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=OYbnCAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-06400-9|page=IX}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。其索引集和状态空间分别是非负数和实数，因此它既有连续索引集又有状态空间&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenthal2006page1862&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Jeffrey S Rosenthal|title=A First Look at Rigorous Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=am1IDQAAQBAJ|year=2006|publisher=World Scientific Publishing Co Inc|isbn=978-981-310-165-4|page=186}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是过程可以定义得更广泛，这样它的状态空间可以是维欧几里德空间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page812&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page212&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|page=33}}&amp;lt;/ref&amp;gt;如果任何增量的平均值为零，则所得到的维纳或布朗运动过程称为零漂移。如果任意两个时间点的增量的平均值等于时间差乘以某个常数&amp;lt;math&amp;gt;\mu&amp;lt;/math&amp;gt;，即实数，由此产生的随机过程被称为'''漂移'''。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page1182&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=118}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MörtersPeres2010page12&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter Mörters|author2=Yuval Peres|title=Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=e-TbA-dSrzYC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48657-6|pages=1, 3}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page782&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=78}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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几乎可以肯定，维纳过程的样本路径处处连续，但无处可微。它可以看作是简单随机游走的一个连续版本。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page13372&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MörtersPeres2010page12&amp;quot; /&amp;gt;当其他随机过程（如某些随机游动重新缩放）的数学极限时，该过程出现，&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page612&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=61}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Shreve2004page932&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Steven E. Shreve|title=Stochastic Calculus for Finance II: Continuous-Time Models|url=https://books.google.com/books?id=O8kD1NwQBsQC|year=2004|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-40101-0|page=93}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这是唐斯克定理或不变性原理的主题，也被称为'''函数中心极限定理'''。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page225and2602&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|year=2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|pages=225, 260}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page702&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=70}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MörtersPeres2010page1312&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter Mörters|author2=Yuval Peres|title=Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=e-TbA-dSrzYC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48657-6|page=131}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
维纳过程是一些重要的随机过程家族的成员，包括马尔可夫过程，莱维过程和高斯过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page13372&amp;quot; /&amp;gt;该过程也有许多应用，是随机微积分中使用的主要随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner20052&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page2&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;它在数量金融中起着核心作用，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page13412&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|page=1341}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page3402&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=340}}&amp;lt;/ref&amp;gt;在Black-Scholes-Merton模型中使用它。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page1242&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=124}}&amp;lt;/ref&amp;gt;该过程也被用于不同的领域，包括大多数自然科学以及社会科学的一些分支，作为各种随机现象的数学模型。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page292&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page472&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=47}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Wiersema2008page22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ubbo F. Wiersema|title=Brownian Motion Calculus|url=https://books.google.com/books?id=0h-n0WWuD9cC|year=2008|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-0-470-02171-2|page=2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===泊松过程===&lt;br /&gt;
泊松过程是一个随机过程，有不同的形式和定义。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Tijms2003page12&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Henk C. Tijms|title=A First Course in Stochastic Models|url=https://books.google.com/books?id=eBeNngEACAAJ|year=2003|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-49881-0|pages=1, 2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones2006chap22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=D. Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods|url=https://books.google.com/books?id=6Sv4BwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21564-8|pages=19–36}}&amp;lt;/ref&amp;gt;它可以定义为一个计数过程，它是一个随机过程，表示某个时间点或事件的随机数量。在从零到某个给定时间区间内的过程点的数目是一个泊松随机变量，它取决于该时间和某个参数。该过程以自然数为状态空间，非负数为索引集。此过程也称为泊松计数过程，因为它可以被解释为计数过程的一个示例。&amp;lt;ref name=&amp;quot;tijms2303page12&amp;quot;&amp;gt;Henk C. Tijms (2003). A First Course in Stochastic Models. Wiley. pp. 1, 2. ISBN 978-0-471-49881-0.&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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如果一个泊松过程是用一个正常数定义的，那么这个过程称为齐次泊松过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Tijms2003page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PinskyKarlin20112&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Mark A. Pinsky|author2=Samuel Karlin|title=An Introduction to Stochastic Modeling|url=https://books.google.com/books?id=PqUmjp7k1kEC|year=2011|publisher=Academic Press|isbn=978-0-12-381416-6|page=241}}&amp;lt;/ref&amp;gt;齐次泊松过程是随机过程的一个重要类，如马尔可夫过程和Lévy过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page13372&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
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齐次泊松过程可以用不同的方法定义和推广。它的指标集可以定义为实数，这个随机过程也被称为平稳泊松过程&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992page382&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=38}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones2006page192&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=D. Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods|url=https://books.google.com/books?id=6Sv4BwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21564-8|page=19}}&amp;lt;/ref&amp;gt;如果泊松过程的参数常数被某个非负可积函数的&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;代替，则得到的过程称为非齐次或非齐次Poisson过程，其中过程点的平均密度不再是常数。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992page222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=22}}&amp;lt;/ref&amp;gt;作为排队论中的一个基本过程，泊松过程是数学模型的一个重要过程，在这里，它找到了在特定时间窗口中随机发生的事件模型的应用程序。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page1182&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|pages=118, 119}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kleinrock1976page612&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Leonard Kleinrock|title=Queueing Systems: Theory|url=https://archive.org/details/queueingsystems00klei|url-access=registration|year=1976|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-49110-1|page=[https://archive.org/details/queueingsystems00klei/page/61 61]}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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在实数上定义的泊松过程可以解释为一个随机过程，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page13372&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenblatt1962page942&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Murray Rosenblatt|title=Random Processes|url=https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0|url-access=registration|year=1962|publisher=Oxford University Press|page=[https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0/page/94 94]}}&amp;lt;/ref&amp;gt;等随机变量对象。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Haenggi2013page10and182&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Martin Haenggi|title=Stochastic Geometry for Wireless Networks|url=https://books.google.com/books?id=CLtDhblwWEgC|year=2013|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-01469-5|pages=10, 18}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page41and1082&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sung Nok Chiu|author2=Dietrich Stoyan|author3=Wilfrid S. Kendall|author4=Joseph Mecke|title=Stochastic Geometry and Its Applications|url=https://books.google.com/books?id=825NfM6Nc-EC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-65825-3|pages=41, 108}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是它可以定义在&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间或其他数学空间上，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992page112&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;其中它通常被解释为随机集或随机计数度量，而不是随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Haenggi2013page10and182&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page41and1082&amp;quot; /&amp;gt;在此设置中，是泊松过程，也称为泊松点过程，是概率论中最重要的研究对象之一，无论是应用还是理论原因。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker20002&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Streit2010page12&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Roy L. Streit|title=Poisson Point Processes: Imaging, Tracking, and Sensing|url=https://books.google.com/books?id=KAWmFYUJ5zsC&amp;amp;pg=PA11|year=2010|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4419-6923-1|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但有人指出，Poisson过程并没有得到应有的重视，部分原因是它经常被认为只是在实数上，而不是在其他数学空间中。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Streit2010page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992pagev2&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=v}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==定义==&lt;br /&gt;
===随机过程 Stochastic process===&lt;br /&gt;
随机过程被定义为在一个公共概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega, \mathcal{F}, P)&amp;lt;/math&amp;gt;上定义的随机变量集合，其中&amp;lt;math&amp;gt;\Omega&amp;lt;/math&amp;gt; 是[https://wiki.swarma.org/index.php/%E6%A0%B7%E6%9C%AC%E7%A9%BA%E9%97%B4 样本空间]，&amp;lt;math&amp;gt;\mathcal{F}&amp;lt;/math&amp;gt;是一个&amp;lt;math&amp;gt;\sigma&amp;lt;/math&amp;gt;-代数，&amp;lt;math&amp;gt;P&amp;lt;/math&amp;gt;是概率测度；而随机变量，由某个集合&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;索引，所有值都取同一个数学空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;，对于某些&amp;lt;math&amp;gt;\sigma&amp;lt;/math&amp;gt;-代数&amp;lt;math&amp;gt;\sigma&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page12&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
换言之，对于给定的概率空间&amp;lt;math&amp;gt;（\Omega，\mathcal{F}，P）&amp;lt;/math&amp;gt;和可测空间&amp;lt;math&amp;gt;（S，Sigma）&amp;lt;/math&amp;gt;，随机过程是一个值为&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;的随机变量的集合，可以写成：&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page2932&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\{X(t):t\in T \}.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
历史上，在许多自然科学问题中，一个点&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt; 具有时间的意义，因此，&amp;lt;math&amp;gt;X(t)&amp;lt;/math&amp;gt;表示是一个在时间&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;的随机变量。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page5282&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ&amp;amp;pg|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=528}}&amp;lt;/ref&amp;gt;随机过程也可以写成&amp;lt;math&amp;gt;\{X（t，omega）：t\ in t\}&amp;lt;/math&amp;gt;来反映它实际上是两个变量的函数，&amp;lt;math&amp;gt;t\in t&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\omega\in\omega&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;LindgrenRootzen2013page112&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Georg Lindgren|author2=Holger Rootzen|author3=Maria Sandsten|title=Stationary Stochastic Processes for Scientists and Engineers|url=https://books.google.com/books?id=FYJFAQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR1|year=2013|publisher=CRC Press|isbn=978-1-4665-8618-5|pages=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
还有其他方法可以考虑随机过程，上面的定义被认为是传统的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page1212&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page4082&amp;quot; /&amp;gt;例如，一个随机过程可以解释或定义为一个&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;值的随机变量，其中&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;是所有可能的&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;-值函数的空间T&amp;lt;nowiki&amp;gt;&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/nowiki&amp;gt;从集合&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;到空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page242&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page1212&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===索引集===&lt;br /&gt;
集合&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;称为“索引集”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen19992&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page2942&amp;quot; /&amp;gt;或“参数集”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page932&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Valeriy Skorokhod|title=Basic Principles and Applications of Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=dQkYMjRK3fYC|year=2005|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-26312-8|pages=93, 94}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。通常，这个集合是实数的一个子集，例如自然数或一个区间，使集合&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;能够解释时间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to472&amp;quot; /&amp;gt;除了这些集合，索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;可以是其他线性有序集或更一般的数学集，&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to472&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page4822&amp;quot; /&amp;gt;例如笛卡尔平面&amp;lt;math&amp;gt;R^2&amp;lt;/math&amp;gt;或&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里得空间，其中t中的元素可以表示空间中的一个点。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page272&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|page=25}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但一般情况下，当索引集有序时，随机过程可以得到更多的结果和定理。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page1042&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Valeriy Skorokhod|title=Basic Principles and Applications of Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=dQkYMjRK3fYC|year=2005|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-26312-8|page=104}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===状态空间 ===&lt;br /&gt;
随机过程的数学空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;称为其“状态空间”。这个数学空间可以用整数、实数、&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里得空间、复杂平面或更抽象的数学空间来定义。状态空间是用反映随机过程可以采用的不同值的元素来定义的进程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to472&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page2942&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brémaud2014page1202&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===样本函数===&lt;br /&gt;
'''样本函数'''是随机过程的单个结果，因此，它是由随机过程中每个随机变量的一个可能值构成的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page2962&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=296}}&amp;lt;/ref&amp;gt;更准确地说，如果&amp;lt;math&amp;gt;\{X（t，omega）：t\in t\}&amp;lt;/math&amp;gt;是一个随机过程，那么对于任何点&amp;lt;math&amp;gt;\omega\in\omega&amp;lt;/math&amp;gt;，映射&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
X(\cdot,\omega): T \rightarrow S,&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
称为样本函数，称为“实现”，或者，特别是当&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;被解释为时间时，随机过程的“样本路径”&amp;lt;math&amp;gt;\{X（T，omega）：T\in T\}&amp;lt;/math&amp;gt;。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page121b2&amp;quot; /&amp;gt;这意味着对于一个固定的&amp;lt;math&amp;gt;\omega\in\omega&amp;lt;/math&amp;gt;，存在一个将索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;映射到状态空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page12&amp;quot; /&amp;gt; 的示例函数的其他名称随机过程包括“轨迹”、“路径函数”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page4932&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Patrick Billingsley|title=Probability and Measure|url=https://books.google.com/books?id=QyXqOXyxEeIC|year=2008|publisher=Wiley India Pvt. Limited|isbn=978-81-265-1771-8|page=493}}&amp;lt;/ref&amp;gt;或“路径”.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Øksendal2003page102&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Bernt Øksendal|title=Stochastic Differential Equations: An Introduction with Applications|url=https://books.google.com/books?id=VgQDWyihxKYC|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-04758-2|page=10}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===增量===&lt;br /&gt;
随机过程的增量是同一随机过程的两个随机变量之间的差值。对于一个指数集可以解释为时间的随机过程，增量是随机过程在某个时间段内的变化量。例如，如果&amp;lt;math&amp;gt;\{X（t）：t\in t\}&amp;lt;/math&amp;gt; 是具有状态空间的随机过程&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;且索引集&amp;lt;math&amp;gt;T=[0,\infty)&amp;lt;/math&amp;gt;中的任意两个非负数&amp;lt;math&amp;gt;t_1\in [0,\infty)&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;t_2\in [0,\infty)&amp;lt;/math&amp;gt;且&amp;lt;math&amp;gt;t_1\leq t_2&amp;lt;/math&amp;gt;，差异&amp;lt;math&amp;gt;X{tu 2}-X{t_1}&amp;lt;/math&amp;gt;是一个称为增量的&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;值随机变量。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page272&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page13372&amp;quot; /&amp;gt;当对增量感兴趣时，通常状态空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;是实数或自然数，但它可以是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间或更抽象的空间，如巴拿赫空间 。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page13372&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===进一步定义===&lt;br /&gt;
====定律====&lt;br /&gt;
对于定义在概率空间&amp;lt;math&amp;gt;（\Omega，\mathcal{F}，P）&amp;lt;/math&amp;gt;上的随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X\colon\Omega\rightarrow S^T&amp;lt;/math&amp;gt;，随机过程X&amp;lt;/math&amp;gt;的定律被定义为'''前推度量 Pushforward measure'''：&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\mu=P\circ X^{-1},&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中&amp;lt;math&amp;gt;P&amp;lt;/math&amp;gt;是一个概率度量，符号&amp;lt;math&amp;gt;\circ&amp;lt;/math&amp;gt;表示函数组合，&amp;lt;math&amp;gt;X^{-1}&amp;lt;/math&amp;gt;是可测量函数的前映像，或者等价地，&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;值随机变量&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;，其中&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;是&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;中所有可能的&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;值函数的空间，所以随机过程的规律就是一个概率测度。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page242&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page1212&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page5712&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter K. Friz|author2=Nicolas B. Victoir|title=Multidimensional Stochastic Processes as Rough Paths: Theory and Applications|url=https://books.google.com/books?id=CVgwLatxfGsC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48721-4|page=571}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Resnick2013page402&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Sidney I. Resnick|title=Adventures in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=VQrpBwAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-0387-2|pages=40–41}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;的可测子集&amp;lt;math&amp;gt;B&amp;lt;/math&amp;gt;，预图像&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;给出&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
X^{-1}(B)=\{\omega\in \Omega: X(\omega)\in B \},&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所以a&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;定律可以写成：&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Lamperti|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|year=1977|publisher=Springer-Verlag|isbn=978-3-540-90275-1|pages=1–2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\mu(B)=P(\{\omega\in \Omega: X(\omega)\in B \}).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程或随机变量的规律也被称为“概率定律 probability law”，“概率分布 probability distribution”，或“分布”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page5282&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page5712&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page232&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ward Whitt|title=Stochastic-Process Limits: An Introduction to Stochastic-Process Limits and Their Application to Queues|url=https://books.google.com/books?id=LkQOBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PR5|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21748-2|page=23}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook2004page42&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2|page=4}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RevuzYor2013page102&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Daniel Revuz|author2=Marc Yor|title=Continuous Martingales and Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=OYbnCAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-06400-9|page=10}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====有限维概率分布====&lt;br /&gt;
对于随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;，其“有限维分布”定义为：&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\mu_{t_1,\dots,t_n} =P\circ (X({t_1}),\dots, X({t_n}))^{-1},&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这项措施&amp;lt;math&amp;gt;\mu_{t_1,..,t_n}&amp;lt;/math&amp;gt;是随机向量的联合分布 &amp;lt;math&amp;gt;(X({t_1}),\dots, X({t_n}))&amp;lt;/math&amp;gt;；它可以被视为法律的“投影”&amp;lt;math&amp;gt;\mu&amp;lt;/math&amp;gt;到一个有限子集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page242&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page1232&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA356|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|pages=123}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;级笛卡尔幂&amp;lt;math&amp;gt;S^n=S\times\dots \times S&amp;lt;/math&amp;gt;的任何可测子集&amp;lt;math&amp;gt;C&amp;lt;/math&amp;gt;，&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;的有限维分布可以写成：&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\mu_{t_1,\dots,t_n}(C) =P \Big(\big\{\omega\in \Omega: \big( X_{t_1}(\omega), \dots, X_{t_n}(\omega) \big) \in C \big\} \Big).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程的有限维分布满足两个称为一致性条件的数学条件。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenthal2006page1772&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====稳定性====&lt;br /&gt;
“稳定性”是当随机过程的所有随机变量都是相同分布时随机过程所具有的数学性质。换言之，如果&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;是一个平稳随机过程，那么对于任何&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;，随机变量&amp;lt;math&amp;gt;X_t&amp;lt;/math&amp;gt;具有相同的分布，这意味着对于任何一组&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;索引集值&amp;lt;math&amp;gt;t_1,\dots, t_n&amp;lt;/math&amp;gt;而言，对应的&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;随机变量&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
X_{t_1}, \dots X_{t_n},&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
它们都有相同的[https://wiki.swarma.org/index.php/%E6%A6%82%E7%8E%87%E5%88%86%E5%B8%83 概率分布]。平稳随机过程的指标集通常被解释为时间，因此可以是整数或实数。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page62&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Lamperti|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|year=1977|publisher=Springer-Verlag|isbn=978-3-540-90275-1|pages=6 and 7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page42&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif I. Gikhman |author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C&amp;amp;pg=PR2|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=4}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 但对于点过程和随机场也存在平稳性的概念，其中指标集不被解释为时间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page62&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler2010page142&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Robert J. Adler|title=The Geometry of Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=ryejJmJAj28C&amp;amp;pg=PA263|year=2010|publisher=SIAM|isbn=978-0-89871-693-1|pages=14, 15}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page1122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sung Nok Chiu|author2=Dietrich Stoyan|author3=Wilfrid S. Kendall|author4=Joseph Mecke|title=Stochastic Geometry and Its Applications|url=https://books.google.com/books?id=825NfM6Nc-EC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-65825-3|page=112}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
当指标集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;可以解释为时间时，如果随机过程的有限维分布在时间平移下是不变的，则称其为平稳过程。这种随机过程可以用来描述处于稳态的物理系统，但是仍然会经历随机波动。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page62&amp;quot; /&amp;gt;平稳性背后的直觉是，随着时间的推移，平稳随机过程的分布保持不变。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1990page942&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Joseph L. Doob|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=NrsrAAAAYAAJ|year=1990|publisher=Wiley|pages=94–96}}&amp;lt;/ref&amp;gt;只有当随机变量相同分布时，一系列随机变量才会形成平稳随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page62&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
具有上述平稳性定义的随机过程有时被称为严格平稳的，但也有其他形式的平稳性。一个例子是当离散时间或连续时间随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;被称为广义平稳时，那么这个过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;，有一个有限的第二时刻对于所有&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;和两个随机变量的协方差 &amp;lt;math&amp;gt;X_t&amp;lt;/math&amp;gt; 和 &amp;lt;math&amp;gt;X_{t+h}&amp;lt;/math&amp;gt; 只取决于在&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;时的数值&amp;lt;math&amp;gt;h&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1990page942&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page2982&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|pages=298, 299}}&amp;lt;/ref&amp;gt;  辛钦介绍了“广义平稳性”的相关概念，其他名称包括“协方差平稳性”或“广义平稳性”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page2982&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page82&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C&amp;amp;pg=PR2|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====过滤====&lt;br /&gt;
过滤是定义在某个概率空间中的sigma代数的递增序列和具有某种总阶关系的索引集，例如在索引集是实数的某个子集的情况下。更为正式的是，如果随机过程有一个指数集总排序的随机过程，则如果随机过程有一个指数集的总序为总序，那么在概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega, \mathcal{F}, P)&amp;lt;/math&amp;gt;上的过滤&amp;lt;math&amp;gt;\{\mathcal{F}_t\}_{t\in T} &amp;lt;/math&amp;gt; 是一个sigma代数族，使得&amp;lt;math&amp;gt;  \mathcal{F}_s \subseteq \mathcal{F}_t \subseteq  \mathcal{F} &amp;lt;/math&amp;gt;对所有&amp;lt;math&amp;gt;s \leq t&amp;lt;/math&amp;gt;，其中&amp;lt;math&amp;gt;t, s\in T&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\leq&amp;lt;/math&amp;gt;表示指标集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;的总阶&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page2942&amp;quot; /&amp;gt;通过过滤的概念，可以研究&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;中随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X_t&amp;lt;/math&amp;gt;所包含的信息量，这可以解释为时间&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page2942&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Williams1991page932&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Williams|title=Probability with Martingales|url=https://books.google.com/books?id=e9saZ0YSi-AC|year=1991|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-40605-5|pages=93, 94}}&amp;lt;/ref&amp;gt;过滤背后的直觉是，随着时间的流逝，关于&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;的更多信息是已知的或可用的，这些信息可以在&amp;lt;math&amp;gt;\mathcal{F}t&amp;lt;/math&amp;gt;中获得，使&amp;lt;math&amp;gt;\Omega&amp;lt;/math&amp;gt;的分区越来越细。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|pages=22–23}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MörtersPeres2010page372&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter Mörters|author2=Yuval Peres|title=Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=e-TbA-dSrzYC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48657-6|page=37}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====修正====&lt;br /&gt;
随机过程的“修正”是另一个随机过程，它与原始随机过程密切相关。更确切地说，一个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;，与另一个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt; 具有相同的索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;、集空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;和概率空间&amp;lt;math&amp;gt;（\Omega，{\cal F}，P）&amp;lt;/math&amp;gt;具有相同的索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;、集空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;和概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega,{\cal F},P)&amp;lt;/math&amp;gt;，被称为&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;的修改，如果对所有&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;有&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
P(X_t=Y_t)=1 ,&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
持有。两个相互修正的随机过程具有相同的有限维法则&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page1302&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA356|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|page=130}}&amp;lt;/ref&amp;gt;它们被称为“随机等价”或“等价物”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page5302&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ&amp;amp;pg|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=530}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
除了修改，还使用了“版本”一词，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler2010page142&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page482&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=48}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Øksendal2003page142&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Bernt Øksendal|title=Stochastic Differential Equations: An Introduction with Applications|url=https://books.google.com/books?id=VgQDWyihxKYC|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-04758-2|page=14}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page4722&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|pages=472}}&amp;lt;/ref&amp;gt;然而，当两个随机过程具有相同的有限维分布，但它们可能定义在不同的概率空间上，因此两个过程是相互修改的，在后一种意义上，它们也是彼此的版本，但不是相反。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RevuzYor2013page182&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Daniel Revuz|author2=Marc Yor|title=Continuous Martingales and Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=OYbnCAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-06400-9|pages=18–19}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page5712&amp;quot; /&amp;gt; .&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果一个连续时间的实值随机过程在其增量上满足一定的矩条件，则[https://wiki.swarma.org/index.php/Kolmogorov%E8%BF%9E%E7%BB%AD%E6%80%A7%E5%AE%9A%E7%90%86 Kolmogorov连续性定理]指出，该过程存在一个修正，其具有概率为1的连续样本路径，因此随机过程有一个连续的修改或版本&amp;lt;ref name=&amp;quot;Øksendal2003page142&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page4722&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook2004page202&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2|page=20}}&amp;lt;/ref&amp;gt;该定理也可以推广到随机域，因此索引集是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-维欧几里德空间&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kunita1997page312&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Hiroshi Kunita|title=Stochastic Flows and Stochastic Differential Equations|url=https://books.google.com/books?id=_S1RiCosqbMC|year=1997|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-59925-2|page=31}}&amp;lt;/ref&amp;gt;以及以[https://wiki.swarma.org/index.php/%E5%BA%A6%E9%87%8F%E7%A9%BA%E9%97%B4 度量空间]为状态空间的随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page2&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|year=2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|page=35}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====难以区分====&lt;br /&gt;
两个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;定义在同一概率空间&amp;lt;math&amp;gt;（\Omega，\mathcal{F}，P）&amp;lt;/math&amp;gt;上，具有相同的索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;和集空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;上的两个随机过程如果&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
P(X_t=Y_t   \text{ for all }  t\in T )=1 ,&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
成立，则称为“难以区分的”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page5712&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page1302&amp;quot; /&amp;gt;如果两个&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;是相互修改的，几乎肯定是连续的，那么&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;是无法区分的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;JeanblancYor2009page112&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Monique Jeanblanc|author2=Marc Yor|author3=Marc Chesney|title=Mathematical Methods for Financial Markets|url=https://books.google.com/books?id=ZhbROxoQ-ZMC|year=2009|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-85233-376-8|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====可分性====&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
“可分性”是随机过程的一种性质，它基于与概率测度有关的指标集。假设随机过程或具有不可数指标集的随机场的泛函可以形成随机变量。对于一个随机过程是可分离的，除了其他条件外，它的指标集必须是一个[https://wiki.swarma.org/index.php/%E5%8F%AF%E5%88%86%E7%A6%BB%E7%A9%BA%E9%97%B4 可分离空间]，{efn |术语“可分离”在这里出现了两次，有两种不同的含义，第一种含义来自概率，第二种含义来自拓扑和分析。对于一个随机过程是可分的（概率意义上），它的指标集必须是一个可分空间（在拓扑或分析意义上），除了其他条件。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page932&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;nowiki&amp;gt;}}，这意味着索引集有一个稠密的可数子集。&amp;lt;/nowiki&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler2010page142&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Kiyosi Itō|title=Essentials of Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=pY5_DkvI-CcC&amp;amp;pg=PR4|year=2006|publisher=American Mathematical Soc.|isbn=978-0-8218-3898-3|pages=32–33}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更精确地说，具有概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega,{\cal F},P)&amp;lt;/math&amp;gt;的实值连续时间随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;是可分离的，如果它的指数集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;有一个稠密的可数子集&amp;lt;math&amp;gt;\Omega_0 \subset \Omega&amp;lt;/math&amp;gt;，因此&amp;lt;&amp;lt;math&amp;gt;P(\Omega_0)=0&amp;lt;/math&amp;gt;，这样对于每个开集&amp;lt;math&amp;gt;G\subset T&amp;lt;/math&amp;gt;和每个闭集&amp;lt;math&amp;gt;F\subset \textstyle R =(-\infty,\infty) &amp;lt;/math&amp;gt;，&amp;lt;math&amp;gt;\{ X_t \in F \text{ for all }  t \in G\cap U\}&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\{ X_t \in F \text{ for all }  t \in G\}&amp;lt;/math&amp;gt;这两个事件最多在&amp;lt;math&amp;gt;\Omega_0&amp;lt;/math&amp;gt;的一个子集上不同。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1502&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C&amp;amp;pg=PR2|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=150}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Todorovic2012page192&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Petar Todorovic|title=An Introduction to Stochastic Processes and Their Applications|url=https://books.google.com/books?id=XpjqBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PP5|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4613-9742-7|pages=19–20}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Molchanov2005page3402&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ilya Molchanov|title=Theory of Random Sets|url=https://books.google.com/books?id=kWEwk1UL42AC|year=2005|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-85233-892-3|page=340}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
可分离性的定义（连续时间实值随机过程的可分性定义可以用其他方式表述。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page5262&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Patrick Billingsley|title=Probability and Measure|url=https://books.google.com/books?id=QyXqOXyxEeIC|year=2008|publisher=Wiley India Pvt. Limited|isbn=978-81-265-1771-8|pages=526–527}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page5352&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ&amp;amp;pg|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=535}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）也可以为其他索引集和状态空间而声明，&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page222&amp;quot;&amp;gt;Gusak, Dmytro; Kukush, Alexander; Kulik, Alexey; Mishura, Yuliya; Pilipenko, Andrey (2010). Theory of Stochastic Processes: With Applications to Financial Mathematics and Risk Theory. Springer Science &amp;amp; Business Media. p. 21. ISBN 978-0-387-87862-1.&amp;lt;/ref&amp;gt;例如在随机场的情况下，索引集和状态空间可以是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page72&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler2010page142&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程可分性的概念是由约瑟夫-杜布（Joseph Doob），&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page322&amp;quot; /&amp;gt;提出的。可分性的基本思想是使指标集的可数点集决定随机过程的性质，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page5262&amp;quot; /&amp;gt;因此离散时间随机过程总是可分离的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1990page562&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Joseph L. Doob|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=NrsrAAAAYAAJ|year=1990|publisher=Wiley|pages=56}}&amp;lt;/ref&amp;gt;Doob的一个定理，有时被称为Doob的可分性定理，表示任何实值连续时间随机过程都有一个可分离的修改。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page322&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Todorovic2012page192&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Khoshnevisan2006page1552&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Davar Khoshnevisan|title=Multiparameter Processes: An Introduction to Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=XADpBwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21631-7|page=155}}&amp;lt;/ref&amp;gt;对于具有索引集和状态空间而不是实数的更一般的随机过程，也存在该定理的版本。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page932&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====独立性====&lt;br /&gt;
两个在相同的概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega,\mathcal{F},P)&amp;lt;/math&amp;gt;上定义，具有相同索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;的随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;被称为“相互独立”，如果对于所有&amp;lt;math&amp;gt;n \in \mathbb{N}&amp;lt;/math&amp;gt;，以及每个特定的&amp;lt;math&amp;gt;t_1,\ldots,t_n \in T&amp;lt;/math&amp;gt;，随机向量&amp;lt;math&amp;gt;\left( X(t_1),\ldots,X(t_n) \right)&amp;lt;/math&amp;gt; 和&amp;lt;math&amp;gt;\left( Y(t_1),\ldots,Y(t_n) \right)&amp;lt;/math&amp;gt;是独立的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lapidoth2&amp;quot;&amp;gt;Lapidoth, Amos, ''A Foundation in Digital Communication'', Cambridge University Press, 2009.&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====不相关====&lt;br /&gt;
两个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;\left\{X_t\right\}&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\left\{Y_t\right\}&amp;lt;/math&amp;gt; 称为“不相关的”的，如果它们的互协方差&amp;lt;math&amp;gt;\operatorname{K}_{\mathbf{X}\mathbf{Y}}(t_1,t_2) = \operatorname{E} \left[ \left( X(t_1)- \mu_X(t_1) \right) \left( Y(t_2)- \mu_Y(t_2) \right) \right]&amp;lt;/math&amp;gt;始终为零。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KunIlPark2&amp;quot;&amp;gt;Kun Il Park, Fundamentals of Probability and Stochastic Processes with Applications to Communications, Springer, 2018, 978-3-319-68074-3&amp;lt;/ref&amp;gt;最后：&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;\left\{X_t\right\},\left\{Y_t\right\} \text{ uncorrelated} \quad \iff \quad \operatorname{K}_{\mathbf{X}\mathbf{Y}}(t_1,t_2) = 0 \quad \forall t_1,t_2&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
====独立意味着不相关====&lt;br /&gt;
如果两个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;是独立的，那么它们也是不相关的&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====正交性====&lt;br /&gt;
如果两个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;\left\{X_t\right\}&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\left\{Y_t\right\}&amp;lt;/math&amp;gt;的互相关&amp;lt;math&amp;gt;\operatorname{R}_{\mathbf{X}\mathbf{Y}}(t_1,t_2) = \operatorname{E}[X(t_1) \overline{Y(t_2)}]&amp;lt;/math&amp;gt;一直为0，则称为“正交”，形式为&amp;lt;ref name=&amp;quot;KunIlPark2&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;\left\{X_t\right\},\left\{Y_t\right\} \text{ orthogonal} \quad \iff \quad \operatorname{R}_{\mathbf{X}\mathbf{Y}}(t_1,t_2) = 0 \quad \forall t_1,t_2&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
====斯科罗霍德空间====&lt;br /&gt;
''skorokod space''也写为''Skorohod space''，是所有右连续左极限的函数的数学空间，定义在实数的某个区间上，例如&amp;lt;math&amp;gt;[0,1]&amp;lt;/math&amp;gt;或&amp;lt;math&amp;gt;[0，\infty）&amp;lt;/math&amp;gt;，取实数或度量空间上的值。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page782&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ward Whitt|title=Stochastic-Process Limits: An Introduction to Stochastic-Process Limits and Their Application to Queues|url=https://books.google.com/books?id=LkQOBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PR5|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21748-2|pages=78–79}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page242&amp;quot;&amp;gt;Gusak, Dmytro; Kukush, Alexander; Kulik, Alexey; Mishura, Yuliya; Pilipenko, Andrey (2010). Theory of Stochastic Processes: With Applications to Financial Mathematics and Risk Theory. Springer Science &amp;amp; Business Media. p. 21. ISBN 978-0-387-87862-1., p. 24&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bogachev2007Vol2page532&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Vladimir I. Bogachev|title=Measure Theory (Volume 2)|url=https://books.google.com/books?id=CoSIe7h5mTsC|year=2007|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-34514-5|page=53}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些函数被称为cádLag或cadlag函数，这是基于法语表达式“continue a droite，limiteégauche”的首字母缩略词，因为这些函数是右连续的，具有左极限。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page782&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page42&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=4}}&amp;lt;/ref&amp;gt;由[https://wiki.swarma.org/index.php/Anatoliy_Skorokod Anatoliy Skorokod]引入的Skorokod函数空间，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bogachev2007Vol2page532&amp;quot; /&amp;gt;通常用字母&amp;lt;math&amp;gt;D&amp;lt;/math&amp;gt;表示，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page782&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page242&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bogachev2007Vol2page532&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page42&amp;quot; /&amp;gt;因此函数空间也被称为空间&amp;lt;math&amp;gt;D&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page782&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page4202&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Søren Asmussen|title=Applied Probability and Queues|url=https://books.google.com/books?id=BeYaTxesKy0C|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-00211-8|page=420}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2013page1212&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Patrick Billingsley|title=Convergence of Probability Measures|url=https://books.google.com/books?id=6ItqtwaWZZQC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-62596-5|page=121}}&amp;lt;/ref&amp;gt;此函数空间的表示法还可以包括定义所有cádlág函数的间隔，因此，例如，&amp;lt;math&amp;gt;D[0,1]&amp;lt;/math&amp;gt;表示在单位间隔&amp;lt;math&amp;gt;[0，1] &amp;lt;/math&amp;gt;。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page42&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2013page1212&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bass2011page342&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Richard F. Bass|title=Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Ll0T7PIkcKMC|year=2011|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-50147-7|page=34}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在随机过程理论中，由于通常假定连续时间随机过程的样本函数属于一个Skorokod空间，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bogachev2007Vol2page532&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page4202&amp;quot; /&amp;gt;因此经常使用Skorokod函数空间，对应于Wiener过程的样本函数。但是空间也有间断函数，这意味着随机过程的样本函数具有跳跃性，例如泊松过程（在实数上），同时也是这一领域的成员。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2013page1212&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;BinghamKiesel2013page1542&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Nicholas H. Bingham|author2=Rüdiger Kiesel|title=Risk-Neutral Valuation: Pricing and Hedging of Financial Derivatives|url=https://books.google.com/books?id=AOIlBQAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-3856-3|page=154}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====规律性====&lt;br /&gt;
在随机过程的数学构造中，当讨论和假设随机过程的某些条件以解决可能的构造问题时，使用术语“正则性”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page5322&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ&amp;amp;pg|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=532}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Khoshnevisan2006page148to1652&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Davar Khoshnevisan|title=Multiparameter Processes: An Introduction to Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=XADpBwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21631-7|pages=148–165}}&amp;lt;/ref&amp;gt;例如，研究具有不可数索引集的随机过程，假设随机过程服从某种正则条件，例如样本函数是连续的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Todorovic2012page222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Petar Todorovic|title=An Introduction to Stochastic Processes and Their Applications|url=https://books.google.com/books?id=XpjqBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PP5|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4613-9742-7|page=22}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page792&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ward Whitt|title=Stochastic-Process Limits: An Introduction to Stochastic-Process Limits and Their Application to Queues|url=https://books.google.com/books?id=LkQOBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PR5|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21748-2|page=79}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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==更多示例==&lt;br /&gt;
===马尔可夫过程与链===&lt;br /&gt;
''' 马尔可夫过程 Markov processes '''是一种随机过程，传统上在[https://wiki.swarma.org/index.php/%E7%A6%BB%E6%95%A3%E6%97%B6%E9%97%B4%E5%92%8C%E8%BF%9E%E7%BB%AD%E6%97%B6%E9%97%B4 离散或连续时间]中，具有马尔可夫特性，即马尔可夫过程的下一个值取决于当前值，但它与随机过程的先前值条件无关。换句话说，给定进程的当前状态，进程在未来的行为与它过去的行为是随机独立的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Serfozo2009page22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Richard Serfozo|title=Basics of Applied Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=JBBRiuxTN0QC|year=2009|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-89332-5|page=2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rozanov2012page582&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Y.A. Rozanov|title=Markov Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=wGUECAAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4613-8190-7|page=58}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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布朗运动过程和泊松过程（一维）都是马尔可夫过程的例子&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ross1996page235and3582&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Sheldon M. Ross|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=ImUPAQAAMAAJ|year=1996|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-12062-9|pages=235, 358}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，整数上的随机游走和赌徒破产问题是离散时间中马尔可夫过程的例子。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page3732&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|pages=373, 374}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page492&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=49}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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马尔可夫链是一种具有离散状态空间或离散索引集（通常表示时间）的马尔可夫过程，但马尔可夫链的精确定义各不相同&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page72&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=BeYaTxesKy0C|title=Applied Probability and Queues|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-00211-8|page=7|author=Søren Asmussen}}&amp;lt;/ref&amp;gt;例如，通常将马尔可夫链定义为具有可数状态空间的[https://wiki.swarma.org/index.php/%E8%BF%9E%E7%BB%AD%E5%8F%98%E9%87%8F 离散或连续时间]中的马尔可夫过程（因此不管时间的性质），&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen1999page1882&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=0mB2CQAAQBAJ|title=Stochastic Processes|year=2015|publisher=Courier Dover Publications|isbn=978-0-486-79688-8|page=188|author=Emanuel Parzen}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page292&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|title=A First Course in Stochastic Processes|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|pages=29, 30|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977chap62&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|publisher=Springer-Verlag|year=1977|isbn=978-3-540-90275-1|pages=106–121|author=John Lamperti}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ross1996page174and2312&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=ImUPAQAAMAAJ|title=Stochastic processes|publisher=Wiley|year=1996|isbn=978-0-471-12062-9|pages=174, 231|author=Sheldon M. Ross}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但通常将马尔可夫链定义为在可数状态空间或连续状态空间中具有离散时间（因此与状态空间无关），&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page72&amp;quot; /&amp;gt;有人认为，现在倾向于使用具有离散时间的马尔可夫链的第一个定义，尽管Joseph Doob和Kai Lai Chung等研究人员使用了第二个定义。&amp;lt;ref name=&amp;quot;MeynTweedie20092&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sean Meyn|author2=Richard L. Tweedie|title=Markov Chains and Stochastic Stability|url=https://books.google.com/books?id=Md7RnYEPkJwC|year=2009|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-73182-9|page=19}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
马尔可夫过程是一类重要的随机过程，在许多领域有着广泛的应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;LatoucheRamaswami19992&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page472&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=47}}&amp;lt;/ref&amp;gt;例如，它们是一种称为Markov chain Monte Carlo的一般随机模拟方法的基础，该方法用于模拟具有特定概率分布的随机对象，并在贝叶斯统计中得到应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RubinsteinKroese2011page2252&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Reuven Y. Rubinstein|author2=Dirk P. Kroese|title=Simulation and the Monte Carlo Method|url=https://books.google.com/books?id=yWcvT80gQK4C|year=2011|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-21052-9|page=225}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GamermanLopes20062&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Dani Gamerman|author2=Hedibert F. Lopes|title=Markov Chain Monte Carlo: Stochastic Simulation for Bayesian Inference, Second Edition|url=https://books.google.com/books?id=yPvECi_L3bwC|year=2006|publisher=CRC Press|isbn=978-1-58488-587-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
马尔可夫特性的概念最初是针对连续和离散时间的随机过程，但它也适用于其它指标集，如&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧氏空间，这导致随机变量的集合被称为马尔可夫随机场。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rozanov2012page612&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Y.A. Rozanov|title=Markov Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=wGUECAAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4613-8190-7|page=61}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|page=27}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bremaud2013page2532&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Pierre Bremaud|title=Markov Chains: Gibbs Fields, Monte Carlo Simulation, and Queues|url=https://books.google.com/books?id=jrPVBwAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4757-3124-8|page=253}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===鞅===&lt;br /&gt;
'''鞅（Martingale）'''是一个离散时间或连续时间的随机过程，其性质是在给定过程的当前值和所有过去值的情况下，每个未来值的条件期望值等于当前值。在离散时间中，如果此属性适用于下一个值，则它适用于所有未来值。鞅的精确数学定义需要另外两个条件与过滤的数学概念相结合，这与随时间推移增加可用信息的直觉有关。鞅通常被定义为实值，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page652&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=65}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page112&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Williams1991page932&amp;quot; /&amp;gt; 但他们也可以是复数或&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1990page2922&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Joseph L. Doob|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=NrsrAAAAYAAJ|year=1990|publisher=Wiley|pages=292, 293}}&amp;lt;/ref&amp;gt;或更一般的取值。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Pisier20162&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Gilles Pisier|title=Martingales in Banach Spaces|url=https://books.google.com/books?id=n3JNDAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2016|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-316-67946-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对称随机游动和维纳过程（具有零漂移）分别是离散时间和连续时间的鞅的例子。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page652&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page112&amp;quot; /&amp;gt;对于一个独立且同分布随机变量的序列&amp;lt;math&amp;gt;X_1, X_2, X_3, \dots&amp;lt;/math&amp;gt;且平均值为零，由连续部分和&amp;lt;math&amp;gt;X_1,X_1+ X_2, X_1+ X_2+X_3, \dots&amp;lt;/math&amp;gt; 构成的随机过程是一个离散时间鞅&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page122&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|pages=12, 13}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，离散时间鞅推广了独立随机变量的部分和的概念。&amp;lt;ref name=&amp;quot;HallHeyde2014page22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=P. Hall|author2=C. C. Heyde|title=Martingale Limit Theory and Its Application|url=https://books.google.com/books?id=gqriBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR10|year=2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-6322-9|page=2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
通过应用适当的变换，也可以从随机过程中产生鞅'，这就是齐次泊松过程（在实数上）的情形，其结果是一个称为“补偿泊松过程”的鞅。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page112&amp;quot; /&amp;gt;也可以从其他鞅中构建鞅。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page122&amp;quot; /&amp;gt;例如，有基于鞅的鞅Wiener过程，形成连续时间鞅。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page652&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page1152&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=115}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
数学上的鞅形式化了公平博弈的概念，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ross1996page2952&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Sheldon M. Ross|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=ImUPAQAAMAAJ|year=1996|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-12062-9|page=295}}&amp;lt;/ref&amp;gt;它们最初的开发目的是表明不可能赢得一场公平的比赛。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page112&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但现在它们被用于许多概率领域，这是研究它们的主要原因之一。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Williams1991page932&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page112&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page962&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|year=2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|pages=96}}&amp;lt;/ref&amp;gt;许多概率问题已经通过在问题中找到鞅并加以研究而得到解决。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page3712&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=371}}&amp;lt;/ref&amp;gt;在给定鞅矩的条件下，鞅会收敛，因此经常使用鞅得到收敛结果，这主要是由于鞅收敛定理。&amp;lt;ref name=&amp;quot;HallHeyde2014page22&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page222&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=22}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GrimmettStirzaker2001page3362&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Geoffrey Grimmett|author2=David Stirzaker|title=Probability and Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=G3ig-0M4wSIC|year=2001|publisher=OUP Oxford|isbn=978-0-19-857222-0|page=336}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
鞅在统计学中有许多应用，但有人指出，它的使用和应用并不像它在统计学领域那样广泛，尤其是统计推断。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GlassermanKou20062&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Glasserman|first1=Paul|last2=Kou|first2=Steven|title=A Conversation with Chris Heyde|journal=Statistical Science|volume=21|issue=2|year=2006|pages=292, 293|issn=0883-4237|doi=10.1214/088342306000000088|arxiv=math/0609294|bibcode=2006math......9294G}}&amp;lt;/ref&amp;gt;他们在排队论和棕榈微积分等概率论领域找到了应用&amp;lt;ref name=&amp;quot;BaccelliBremaud20132&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Francois Baccelli|author2=Pierre Bremaud|title=Elements of Queueing Theory: Palm Martingale Calculus and Stochastic Recurrences|url=https://books.google.com/books?id=DH3pCAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR2|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-11657-9}}&amp;lt;/ref&amp;gt;以及其他领域，如经济学。&amp;lt;ref name=&amp;quot;HallHeyde2014pageX2&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=P. Hall|author2=C. C. Heyde|title=Martingale Limit Theory and Its Application|url=https://books.google.com/books?id=gqriBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR10|year= 2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-6322-9|page=x}}&amp;lt;/ref&amp;gt; and finance.&amp;lt;ref name=&amp;quot;MusielaRutkowski20062&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===莱维过程===&lt;br /&gt;
'''莱维过程'''是随机过程的一种类型，可以看作是连续时间中随机游动的推广。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page13372&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bertoin1998pageVIII2&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Jean Bertoin|title=Lévy Processes|url=https://books.google.com/books?id=ftcsQgMp5cUC&amp;amp;pg=PR8|year=1998|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-64632-1|page=viii}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些过程在金融、流体力学等领域有着广泛的应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page13362&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|pages=1336}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook2004page692&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2|page=69}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些过程和过程的独立性被称为平稳过程的主要特征。换句话说，一个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;是一个莱维过程，如果对非负数&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;，&amp;lt;math&amp;gt;0\leq t_1\leq \dots \leq t_n&amp;lt;/math&amp;gt;，当&amp;lt;math&amp;gt;n-1&amp;lt;/math&amp;gt;递增&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
X_{t_2}-X_{t_1}, \dots ,  X_{t_{n-1}}-X_{t_n},&lt;br /&gt;
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&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
它们彼此独立，每个增量的分布只取决于时间的差异。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page13372&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
===随机场===&lt;br /&gt;
随机场是由一个&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间或流形索引的随机变量的集合。一般来说，随机场可以看作是随机过程的一个例子，其中，索引集不一定是实行的子集。&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page72&amp;quot; /&amp;gt;但是有一个约定，当索引具有两个或多个维度时，随机变量的索引集合称为随机字段。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KoralovSinai2007page1712&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Leonid Koralov|author2=Yakov G. Sinai|title=Theory of Probability and Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=tlWOphOFRgwC|year=2007|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-68829-7|page=171}}&amp;lt;/ref&amp;gt;如果随机过程的具体定义要求索引集是实数的子集，那么随机场可以看作是随机过程的一个推广。&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook2004page192&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2|page=19}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
===点过程===&lt;br /&gt;
点过程是随机分布在某些数学空间（如实数、&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间或更抽象的空间）上的点的集合。有时“点过程”一词并不可取，因为历史上“过程”一词表示某个系统在时间上的演变，因此，点过程也被称为“随机点域”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page1092&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sung Nok Chiu|author2=Dietrich Stoyan|author3=Wilfrid S. Kendall|author4=Joseph Mecke|title=Stochastic Geometry and Its Applications|url=https://books.google.com/books?id=825NfM6Nc-EC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-65825-3|page=109}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;gt;点过程有不同的解释，这样一个随机计数度量或随机集。&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page1082&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sung Nok Chiu|author2=Dietrich Stoyan|author3=Wilfrid S. Kendall|author4=Joseph Mecke|title=Stochastic Geometry and Its Applications|url=https://books.google.com/books?id=825NfM6Nc-EC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-65825-3|page=108}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Haenggi2013page102&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Martin Haenggi|title=Stochastic Geometry for Wireless Networks|url=https://books.google.com/books?id=CLtDhblwWEgC|year=2013|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-01469-5|page=10}}&amp;lt;/ref&amp;gt;一些作者将点过程和随机过程视为两个不同的对象，因此点过程是随机过程产生或与随机过程相关联的随机对象，&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones2006page1942&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=D. Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods|url=https://books.google.com/books?id=6Sv4BwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21564-8|page=194}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;CoxIsham1980page32&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.R. Cox|author2=Valerie Isham|title=Point Processes|url=https://books.google.com/books?id=KWF2xY6s3PoC|year=1980|publisher=CRC Press|isbn=978-0-412-21910-8|page=3}}&amp;lt;/ref&amp;gt;尽管已经注意到点过程和随机过程之间的区别并不清楚。&amp;lt;ref name=&amp;quot;CoxIsham1980page32&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
另一些作者认为点过程是一个随机过程，其中过程由一组底层空间（在点过程的上下文中，“状态空间”一词可以指定义点过程的空间，如实数，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992page82&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MollerWaagepetersen2003page72&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Jesper Moller|author2=Rasmus Plenge Waagepetersen|title=Statistical Inference and Simulation for Spatial Point Processes|url=https://books.google.com/books?id=dBNOHvElXZ4C|year=2003|publisher=CRC Press|isbn=978-0-203-49693-0|page=7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;其中与随机过程术语中的指标集相对应的指标集。）其上定义它的地方，如实数或&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-维的欧几里得空间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page312&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=31}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Schmidt2014page992&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Volker Schmidt|title=Stochastic Geometry, Spatial Statistics and Random Fields: Models and Algorithms|url=https://books.google.com/books?id=brsUBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR5|date= 2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-10064-7|page=99}}&amp;lt;/ref&amp;gt;其他随机过程，如更新和计数过程，在点过程理论中进行了研究一、基本理论与方法。&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones2002&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=D. Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods|url=https://books.google.com/books?id=6Sv4BwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21564-8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;CoxIsham19802&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.R. Cox|author2=Valerie Isham|title=Point Processes|url=https://books.google.com/books?id=KWF2xY6s3PoC|year=1980|publisher=CRC Press|isbn=978-0-412-21910-8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==历史 History==&lt;br /&gt;
===早期概率论 Early probability theory===&lt;br /&gt;
概率论起源于机会博弈，它有着悠久的历史，有些游戏在几千年前就已经开始了，&amp;lt;ref name=&amp;quot;:12&amp;quot;&amp;gt;{{Cite book|title=Markov Chains: From Theory to Implementation and Experimentation|last=Gagniuc|first=Paul A.|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|year=2017|isbn=978-1-119-38755-8|location=US|pages=1–2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;David19552&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=David|first1=F. N.|title=Studies in the History of Probability and Statistics I. Dicing and Gaming (A Note on the History of Probability)|journal=Biometrika|volume=42|issue=1/2|pages=1–15|year=1955|issn=0006-3444|doi=10.2307/2333419|jstor=2333419}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但人们很少从概率的角度对其进行分析。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Maistrov2014page12&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=L. E. Maistrov|title=Probability Theory: A Historical Sketch|url=https://books.google.com/books?id=2ZbiBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR9|year=2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-1863-2|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;1654年通常被认为是概率论的诞生，当时法国数学家皮埃尔-费马和布莱斯-帕斯卡尔在一个赌博问题的激励下，就概率问题进行了书面通信。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Seneta2006page12&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|last1=Seneta|first1=E.|title=Encyclopedia of Statistical Sciences|chapter=Probability, History of|year=2006|doi=10.1002/0471667196.ess2065.pub2|page=1|isbn=978-0471667193}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Tabak2014page24to262&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Tabak|title=Probability and Statistics: The Science of Uncertainty|url=https://books.google.com/books?id=h3WVqBPHboAC|year=2014|publisher=Infobase Publishing|isbn=978-0-8160-6873-9|pages=24–26}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是在更早的时候，就有关于赌博游戏概率的数学工作，比如吉罗拉莫·卡尔达诺（Gerolamo Cardano）16世纪写作的“Liber de Ludo Aleae”，在他死后于1663年发表。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bellhouse20052&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Bellhouse|first1=David|title=Decoding Cardano's Liber de Ludo Aleae|journal=Historia Mathematica|volume=32|issue=2|year=2005|pages=180–202|issn=0315-0860|doi=10.1016/j.hm.2004.04.001|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
继卡尔达诺之后，雅各布·伯努利（Jakob Bernoulli，也被称为James Bernoulli或Jacques Bernoulli&amp;lt;ref name=&amp;quot;Hald2005page2212&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Anders Hald|title=A History of Probability and Statistics and Their Applications before 1750|url=https://books.google.com/books?id=pOQy6-qnVx8C|year=2005|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-0-471-72517-6|page=221}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）写了Ars conjuctandi，这在概率论史上被认为是重大事件。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:12&amp;quot; /&amp;gt;伯努利的书出版于1713年，也是在他死后出版的，这本书激发了许多数学家研究概率。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Maistrov2014page562&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=L. E. Maistrov|title=Probability Theory: A Historical Sketch|url=https://books.google.com/books?id=2ZbiBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR9|year=2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-1863-2|page=56}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Tabak2014page372&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Tabak|title=Probability and Statistics: The Science of Uncertainty|url=https://books.google.com/books?id=h3WVqBPHboAC|year=2014|publisher=Infobase Publishing|isbn=978-0-8160-6873-9|page=37}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 但是，尽管一些著名的数学家对概率论做出了贡献，比如皮埃尔-西蒙-拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace,）、亚伯拉罕-德-莫伊夫（Abraham de Moivre）、卡尔-高斯（Carl Gauss）、西蒙-泊阿松 （Siméon Poisson）和帕夫努蒂·切比雪夫（Pafnuty Chebyshev），&amp;lt;ref name=&amp;quot;Chung19982&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Chung|first1=Kai Lai|title=Probability and Doob|journal=The American Mathematical Monthly|volume=105|issue=1|pages=28–35|year=1998|issn=0002-9890|doi=10.2307/2589523|jstor=2589523}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham20002&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Bingham|first1=N.|title=Studies in the history of probability and statistics XLVI. Measure into probability: from Lebesgue to Kolmogorov|journal=Biometrika|volume=87|issue=1|year=2000|pages=145–156|issn=0006-3444|doi=10.1093/biomet/87.1.145}}&amp;lt;/ref&amp;gt;大多数数学界人士直到20世纪，才认为概率论是数学的一部分（一个显著的例外是俄罗斯的圣彼得堡学派，在那里，以切比雪夫为首的数学家研究概率论&amp;lt;ref name=&amp;quot;BenziBenzi20072&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Benzi|first1=Margherita|last2=Benzi|first2=Michele|last3=Seneta|first3=Eugene|title=Francesco Paolo Cantelli. b. 20 December 1875 d. 21 July 1966|journal=International Statistical Review|volume=75|issue=2|year=2007|page=128|issn=0306-7734|doi=10.1111/j.1751-5823.2007.00009.x}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Chung19982&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;BenziBenzi20072&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob19962&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Doob|first1=Joseph L.|title=The Development of Rigor in Mathematical Probability (1900-1950)|journal=The American Mathematical Monthly|volume=103|issue=7|pages=586–595|year=1996|issn=0002-9890|doi=10.2307/2974673|jstor=2974673}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer19762&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Cramer|first1=Harald|title=Half a Century with Probability Theory: Some Personal Recollections|journal=The Annals of Probability|volume=4|issue=4|year=1976|pages=509–546|issn=0091-1798|doi=10.1214/aop/1176996025|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
===统计力学 Statistical mechanics===&lt;br /&gt;
在物理科学领域，科学家们在19世纪发展了[https://wiki.swarma.org/index.php/%E7%BB%9F%E8%AE%A1%E5%8A%9B%E5%AD%A6 统计力学]学科。在这个学科中，物理系统，例如装满气体的容器，可以从数学上看作或处理为许多运动粒子的集合。尽管有些科学家（比如鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Clausius））试图将随机性纳入统计物理学，但大部分工作没有或几乎没有随机性。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Truesdell1975page222&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Truesdell|first1=C.|title=Early kinetic theories of gases|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=15|issue=1|year=1975|pages=22–23|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00327232}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brush1967page1502&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Brush|first1=Stephen G.|title=Foundations of statistical mechanics 1845?1915|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=4|issue=3|year=1967|pages=150–151|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00412958}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这种情况在1859年发生了变化，当时詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 James Clerk Maxwell对该领域做出了重大贡献，更具体地说，他提出了气体的动力学理论，假设气体粒子以随机速度向随机方向移动。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Truesdell1975page312&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Truesdell|first1=C.|title=Early kinetic theories of gases|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=15|issue=1|year=1975|pages=31–32|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00327232}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brush19582&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Brush|first1=S.G.|title=The development of the kinetic theory of gases IV. Maxwell|journal=Annals of Science|volume=14|issue=4|year=1958|pages=243–255|issn=0003-3790|doi=10.1080/00033795800200147}}&amp;lt;/ref&amp;gt;气体动力学理论和统计物理在19世纪下半叶继续发展，其工作主要由克劳修斯，路德维希·玻尔兹曼和[https://wiki.swarma.org/index.php/%E7%BA%A6%E8%A5%BF%E4%BA%9A%C2%B7%E5%A8%81%E6%8B%89%E5%BE%B7%C2%B7%E5%90%89%E5%B8%83%E6%96%AF 约西亚·威拉德·吉布斯]完成，这些工作后来对阿尔伯特·爱因斯坦的布朗运动数学模型产生了影响。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brush1968page152&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Brush|first1=Stephen G.|title=A history of random processes|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=5|issue=1|year=1968|pages=15–16|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00328110}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
===测度论与概率论===&lt;br /&gt;
1900年在巴黎举行的国际数学家大会上，大卫-希尔伯特（David Hilbert）提出了一份数学问题的清单，其中他的第六个问题要求对物理和概率的公理化进行数学处理。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham20002&amp;quot; /&amp;gt;大约在20世纪初，数学家们发展了测度论，这是研究函数积分的数学分支，其中两位创始人是法国数学家亨利-勒贝斯格（Henri Lebesgue）和米尔-博莱尔É（mile Borel。）1925年，另一位法国数学家P保罗·莱维（aul Lévy出）版了第一本使用测度论思想的概率论书籍。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham20002&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
20世纪20年代，苏联的数学家们对概率论做出了重大贡献，比如谢尔盖-伯恩斯坦（Sergei Bernstein），亚历山大-辛钦（Aleksandr Khinchin，Khinchin这个名字也用英语写成（或音译成）Khintchine。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob19342&amp;quot; /&amp;gt;）和安德烈-科尔莫戈罗夫（Andrei Kolmogorov）。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer19762&amp;quot; /&amp;gt; 科尔莫戈罗夫于1984年发表了他的一次尝试，为概率论提出一个基于度量理论的数学基础。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KendallBatchelor1990page332&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Kendall|first1=D. G.|last2=Batchelor|first2=G. K.|last3=Bingham|first3=N. H.|last4=Hayman|first4=W. K.|last5=Hyland|first5=J. M. E.|last6=Lorentz|first6=G. G.|last7=Moffatt|first7=H. K.|last8=Parry|first8=W.|last9=Razborov|first9=A. A.|last10=Robinson|first10=C. A.|last11=Whittle|first11=P.|title=Andrei Nikolaevich Kolmogorov (1903–1987)|journal=Bulletin of the London Mathematical Society|volume=22|issue=1|year=1990|page=33|issn=0024-6093|doi=10.1112/blms/22.1.31}}&amp;lt;/ref&amp;gt;在20世纪30年代初，辛钦和科尔莫戈罗夫成立了概率研讨会，金-斯卢茨基（Eugene Slutsky等）、尼古拉-斯米尔诺夫（Nikolai Smirnov）等研究人员参加了这些研讨会，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vere-Jones2006page12&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|last1=Vere-Jones|first1=David|title=Encyclopedia of Statistical Sciences|chapter=Khinchin, Aleksandr Yakovlevich|page=1|year=2006|doi=10.1002/0471667196.ess6027.pub2|isbn=978-0471667193}}&amp;lt;/ref&amp;gt;辛钦首次给出了随机变量的数学定义，即由实数索引的一组随机变量。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob19342&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vere-Jones2006page42&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|last1=Vere-Jones|first1=David|title=Encyclopedia of Statistical Sciences|chapter=Khinchin, Aleksandr Yakovlevich|page=4|year=2006|doi=10.1002/0471667196.ess6027.pub2|isbn=978-0471667193}}&amp;lt;/ref&amp;gt;（Doob在引用Khinchin时，使用了“机会变量”这个词，它曾经是“随机变量”的替代词。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Snell20052&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Snell|first1=J. Laurie|title=Obituary: Joseph Leonard Doob|journal=Journal of Applied Probability|volume=42|issue=1|year=2005|page=251|issn=0021-9002|doi=10.1239/jap/1110381384|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）&lt;br /&gt;
===现代概率论的诞生 Birth of modern probability theory===&lt;br /&gt;
1933年，德烈-科尔莫戈罗夫（Andrei Kolmogorov在）德国出版了一本关于概率论基础的书，名为《概率计算的基本概念》，后来翻译成英文，1950年出版，作为概率论的基础。这本书的出版现在被广泛认为是现代概率论的诞生，从此概率论和随机过程理论成为数学的一部分。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham20002&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer19762&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在科尔莫戈罗夫的书出版后，辛钦和科尔莫戈洛夫以及其他数学家如约瑟夫-杜布（Joseph Doob）、威廉-费勒（William Feller）、莫里斯-弗雷谢（Maurice Fréchet）、保罗-莱维（Paul Lévy）、沃尔夫冈-多布林（Wolfgang Doeblin）和哈拉尔-克拉梅尔（Harald Cramér）&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham20002&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer19762&amp;quot; /&amp;gt;，都在概率论和随机过程方面做了进一步的基础工作，&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
几十年后，克拉梅尔（Cramér）把20世纪30年代称为“数学概率论的英雄时期”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer19762&amp;quot; /&amp;gt;第二次世界大战很大程度上中断了概率论的发展。例如，大战导致费勒从瑞典迁移到美国&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer19762&amp;quot; /&amp;gt;，以及现在被认为是随机过程先驱的多布林的去世。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lindvall19912&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Lindvall|first1=Torgny|title=W. Doeblin, 1915-1940|journal=The Annals of Probability|volume=19|issue=3|year=1991|pages=929–934|issn=0091-1798|doi=10.1214/aop/1176990329|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;[[File:Joseph_Doob.jpg|thumb|right|数学家约瑟夫-杜布（Joseph Doob）在随机过程理论方面做了早期的工作，做出了基本贡献，尤其是在鞅理论方面。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Getoor20092&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Getoor|first1=Ronald|title=J. L. Doob: Foundations of stochastic processes and probabilistic potential theory|journal=The Annals of Probability|volume=37|issue=5|year=2009|page=1655|issn=0091-1798|doi=10.1214/09-AOP465|arxiv=0909.4213|bibcode=2009arXiv0909.4213G|s2cid=17288507}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Snell20052&amp;quot; /&amp;gt;他的书《随机过程》被在概率论领域具有很高的影响力。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham20052&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Bingham|first1=N. H.|title=Doob: a half-century on|journal=Journal of Applied Probability|volume=42|issue=1|year=2005|pages=257–266|issn=0021-9002|doi=10.1239/jap/1110381385|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;|链接=https://wiki.swarma.org/index.php/%E6%96%87%E4%BB%B6:Joseph_Doob.jpg]]&lt;br /&gt;
===二战后的随机过程===&lt;br /&gt;
第二次世界大战后，概率论和随机过程的研究得到了数学家的更多关注，在概率论和数学的许多领域做出了重大贡献，并开创了新的领域统计学。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer19762&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer20092&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Meyer|first1=Paul-André|title=Stochastic Processes from 1950 to the Present|journal=Electronic Journal for History of Probability and Statistics|volume=5|issue=1|year=2009|pages=1–42}}&amp;lt;/ref&amp;gt;从20世纪40年代开始，伊藤清司（Kiyosi Itô）发表了发展随机微积分领域的论文，其中设计基于维纳或布朗运动过程的随机积分和随机[https://wiki.swarma.org/index.php/%E5%BE%AE%E5%88%86%E6%96%B9%E7%A8%8B 微分方程]。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito1998Prize2&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|title=Kiyosi Itô receives Kyoto Prize|journal=Notices of the AMS|volume=45|issue=8|year=1998|pages=981–982}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
同样从20世纪40年代开始，随机过程（尤其是鞅）与数学领域的势理论之间建立了联系，角谷静夫（Shizuo Kakutani）的早期思想和后来约瑟夫（Joseph Doob）的工作都是如此。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer20092&amp;quot; /&amp;gt;在20世纪50年代尔伯特-亨特G（ilbert Hunt）完成了被创性的进一步工作，他把马尔科夫过程和势能理论联系起来，这对莱维过程的理论产生了重大影响，并使人们对用伊藤开发的方法研究马尔科夫过程产生了更多兴趣。&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter20042&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bertoin1998pageVIIIandIX2&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Jean Bertoin|title=Lévy Processes|url=https://books.google.com/books?id=ftcsQgMp5cUC&amp;amp;pg=PR8|year=1998|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-64632-1|page=viii and ix}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page1762&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=176}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1953年，约瑟夫-杜布（Joseph Doob）出版了《随机过程》一书，这本书对随机过程理论产生了重大影响，并强调了测度理论在概率论中的重要性。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer20092&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham20052&amp;quot; /&amp;gt;杜布还要发展了鞅理论，后来Paul-André Meyer也作出了重大贡献。早期的工作是由谢尔盖-伯恩斯坦（Sergei Bernstein）、保罗-莱维（Paul Lévy）和让-维尔（Jean Ville）进行的，后者对随机过程采用了“鞅”一词。&amp;lt;ref name=&amp;quot;HallHeyde2014page12&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=P. Hall|author2=C. C. Heyde|title=Martingale Limit Theory and Its Application|url=https://books.google.com/books?id=gqriBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR10|year=2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-6322-9|pages=1, 2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Dynkin19892&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Dynkin|first1=E. B.|title=Kolmogorov and the Theory of Markov Processes|journal=The Annals of Probability|volume=17|issue=3|year=1989|pages=822–832|issn=0091-1798|doi=10.1214/aop/1176991248|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;鞅理论中的方法已成为解决各种概率问题的常用方法。研究马尔可夫过程的技术和理论被开发出来，然后被应用于鞅上。反之，从鞅理论中也建立了处理马尔可夫过程的方法。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer20092&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
概率的其他领域也被发展和用于随机过程的研究，其中一个主要方法是大偏差理论。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer20092&amp;quot; /&amp;gt; 该理论在统计物理等领域有许多应用，其核心思想至少可以追溯到20世纪30年代。在20世纪60年代和70年代后期，苏联的亚历山大·温策尔（Alexander Wentzell）和美国的门罗-D-唐斯克（Monroe D.Donsker）以及斯里尼瓦萨-瓦拉丹（Srinivasa Varadhan）完成了基础工作，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ellis1995page982&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Ellis|first1=Richard S.|title=An overview of the theory of large deviations and applications to statistical mechanics|journal=Scandinavian Actuarial Journal|volume=1995|issue=1|year=1995|page=98|issn=0346-1238|doi=10.1080/03461238.1995.10413952}}&amp;lt;/ref&amp;gt;后来瓦拉丹获得了2007年阿贝尔奖。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RaussenSkau20082&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Raussen|first1=Martin|last2=Skau|first2=Christian|title=Interview with Srinivasa Varadhan|journal=Notices of the AMS|volume=55|issue=2|year=2008|pages=238–246}}&amp;lt;/ref&amp;gt;在上世纪90年代和21世纪，Schramm-Loewner演化&amp;lt;ref name=&amp;quot;HenkelKarevski2012page1132&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Malte Henkel|author2=Dragi Karevski|title=Conformal Invariance: an Introduction to Loops, Interfaces and Stochastic Loewner Evolution|url=https://books.google.com/books?id=fnCQWd0GEZ8C&amp;amp;pg=PA113|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-642-27933-1|page=113}}&amp;lt;/ref&amp;gt;和粗略路径&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page5712&amp;quot; /&amp;gt;理论被引入和发展来研究概率论中的随机过程和其他数学对象，这促使菲尔兹奖分别在2008年被授予德林-维尔纳W（endelin Werner）&amp;lt;ref name=&amp;quot;Werner2004Fields2&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|title=2006 Fields Medals Awarded|journal=Notices of the AMS|volume=53|issue=9|year=2015|pages=1041–1044}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，在2014年被授予马丁-海勒（Martin Hairer）&amp;lt;ref name=&amp;quot;Hairer2004Fields2&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Quastel|first1=Jeremy|title=The Work of the 2014 Fields Medalists|journal=Notices of the AMS|volume=62|issue=11|year=2015|pages=1341–1344}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程理论仍然是研究的焦点，每年都有关于随机过程的国际会议。&amp;lt;ref name=&amp;quot;BlathImkeller20112&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page13362&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===特定随机过程的发现===&lt;br /&gt;
虽然辛钦在1930年代给出了随机过程的数学定义&amp;lt;ref&amp;gt;Doob, Joseph (1934). &amp;quot;Stochastic Processes and Statistics&amp;quot;. ''Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America''. '''20''' (6): 376–379. Bibcode:1934PNAS...20..376D. doi:10.1073/pnas.20.6.376. PMC 1076423. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 16587907&amp;lt;/nowiki&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Vere-Jones, David (2006). &amp;quot;Khinchin, Aleksandr Yakovlevich&amp;quot;. ''Encyclopedia of Statistical Sciences''. p. 4. doi:10.1002/0471667196.ess6027.pub2. ISBN 978-0471667193&amp;lt;/ref&amp;gt;，但在不同的环境中已经发现了具体的随机过程，如布朗运动过程和泊松过程&amp;lt;ref&amp;gt;Jarrow, Robert; Protter, Philip (2004). &amp;quot;A short history of stochastic integration and mathematical finance: the early years, 1880–1970&amp;quot;. ''A Festschrift for Herman Rubin''. Institute of Mathematical Statistics Lecture Notes - Monograph Series. pp. 75–80. CiteSeerX 10.1.1.114.632. doi:10.1214/lnms/1196285381. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-940600-61-4&amp;lt;/bdi&amp;gt;. ISSN 0749-2170.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Guttorp, Peter; Thorarinsdottir, Thordis L. (2012). &amp;quot;What Happened to Discrete Chaos, the Quenouille Process, and the Sharp Markov Property? Some History of Stochastic Point Processes&amp;quot;. ''International Statistical Review''. '''80''' (2): 253–268. doi:10.1111/j.1751-5823.2012.00181.x. ISSN 0306-7734.&amp;lt;/ref&amp;gt;。一些随机过程的族，如点过程或更新过程，有着漫长而复杂的历史，可以追溯到几个世纪前&amp;lt;ref&amp;gt;D.J. Daley; D. Vere-Jones (2006). ''An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods''. Springer Science &amp;amp; Business Media. pp. 1–4. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-387-21564-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==== 伯努利过程 ====&lt;br /&gt;
伯努利过程可以作为抛出有偏的硬币的数学模型，它可能是第一个被研究的随机过程&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page3012&amp;quot; /&amp;gt;。这个过程是一连串独立的伯努利试验&amp;lt;ref&amp;gt;Bertsekas, Dimitri P.; Tsitsiklis, John N. (2002). ''Introduction to Probability''. Athena Scientific. p. 273. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-1-886529-40-3&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;，伯努利是以杰克-伯努利（Jackob Bernoulli）的名字命名的，他用这些试验来研究机会博弈，包括克里斯蒂安-惠更斯（Christiaan Huygens）早先提出和研究的概率问题&amp;lt;ref name=&amp;quot;Hald2005page2212&amp;quot; /&amp;gt;。伯努利的工作，包括伯努利过程，于1713年发表在他的《猜想论》一书中。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==== 随机游走过程 ====&lt;br /&gt;
1905年，卡尔-皮尔逊（Karl Pearson）在提出一个描述平面上随机行走的问题时，创造了随机游走这个术语，其动机是在生物学中的应用，但这种涉及随机行走的问题在其他领域已经得到研究。几个世纪前研究的某些赌博问题也可以被视为涉及随机漫步的问题。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Weiss2006page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Joel Louis Lebowitz (1984). ''Nonequilibrium phenomena II: from stochastics to hydrodynamics''. North-Holland Pub. pp. 8–10. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-444-86806-0&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;例如，被称为 &amp;quot;赌徒的毁灭&amp;quot;的问题是基于一个简单的随机行走&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor20122&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page3732&amp;quot; /&amp;gt;，是一个具有吸收障碍的随机行走的例子。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Seneta2006page12&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ibe2013page112&amp;quot; /&amp;gt;帕斯卡尔、费马和惠恩斯都给出了这个问题的数值解决方案，但没有详细说明他们的方法&amp;lt;ref name=&amp;quot;Hald2005page2212&amp;quot; /&amp;gt;，然后雅各布-伯努利（Jakob Bernoulli）和亚伯拉罕-德莫伊夫尔（ Abraham de Moivre）提出了更详细的解决方案。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于n维整数格中的随机行走，乔治·波利亚（George Pólya）在1919年和1921年发表了工作，他研究了对称随机行走返回到格子中先前位置的概率。波利亚表明，一个对称的随机行走，在格子的任何方向前进的概率都是相同的，在一维和二维中会以概率1返回到格子中的前一个位置，但在三维或更高维度中概率为零&amp;lt;ref&amp;gt;Ionut Florescu (2014). ''Probability and Stochastic Processes''. John Wiley &amp;amp; Sons. p. 385. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-1-118-59320-2&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Barry D. Hughes (1995). ''Random Walks and Random Environments: Random walks''. Clarendon Press. p. 111. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-19-853788-5&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==== 维纳过程 ====&lt;br /&gt;
维纳过程或布朗运动过程起源于不同的领域，包括统计学、金融学和物理学&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter20042&amp;quot; /&amp;gt;。1880年，托瓦尔·蒂勒（Thorvald Thiele）写了一篇关于最小二乘法的论文，他用这个过程来研究时间序列分析中模型的误差。&amp;lt;ref&amp;gt;Thiele, Thorwald N. (1880). &amp;quot;Om Anvendelse af mindste Kvadraterbs Methode i nogle Tilfælde, hvoren Komplikation af visse Slags uensartede tilfældige Fejlkilder giver Fejleneen &amp;quot;systematisk&amp;quot; Karakter&amp;quot;. ''Kongelige Danske Videnskabernes Selskabs Skrifter''. Series 5 (12): 381–408.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Hald, Anders (1981). &amp;quot;T. N. Thiele's Contributions to Statistics&amp;quot;. ''International Statistical Review / Revue Internationale de Statistique''. '''49''' (1): 1–20. doi:10.2307/1403034. ISSN 0306-7734. JSTOR 1403034&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;:2&amp;quot;&amp;gt;Lauritzen, Steffen L. (1981). &amp;quot;Time Series Analysis in 1880: A Discussion of Contributions Made by T.N. Thiele&amp;quot;. ''International Statistical Review / Revue Internationale de Statistique''. '''49''' (3): 319–320. doi:10.2307/1402616. ISSN 0306-7734. JSTOR 1402616.&amp;lt;/ref&amp;gt;这项工作现在被认为是卡尔曼滤波的统计方法的早期发现，但这项工作在很大程度上被忽略了。人们认为蒂勒的论文中的观点太过先进，以至于当时更广泛的数学和统计学界都不理解。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:2&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
法国数学家路易斯·巴施里耶 (Louis Bachelier）在他1900年的论文中使用了维纳过程&amp;lt;ref&amp;gt;Bachelier, Luis (1900). &amp;quot;Théorie de la spéculation&amp;quot; (PDF). ''Ann. Sci. Éc. Norm. Supér.'' Serie 3, 17: 21–89. doi:10.24033/asens.476&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Bachelier, Luis (1900). &amp;quot;The Theory of Speculation&amp;quot;. ''Ann. Sci. Éc. Norm. Supér''. Serie 3, 17: 21–89 (Engl. translation by David R. May, 2011). doi:10.24033/asens.476&amp;lt;/ref&amp;gt;以模拟巴黎证券交易所的价格变化，&amp;lt;ref&amp;gt;Courtault, Jean-Michel; Kabanov, Yuri; Bru, Bernard; Crepel, Pierre; Lebon, Isabelle; Le Marchand, Arnaud (2000). &amp;quot;Louis Bachelier on the Centenary of Theorie de la Speculation&amp;quot; (PDF). ''Mathematical Finance''. '''10''' (3): 339–353. doi:10.1111/1467-9965.00098. ISSN 0960-1627.&amp;lt;/ref&amp;gt;但他并不知道蒂勒的工作。&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter20042&amp;quot; /&amp;gt;有人猜测巴施里耶从朱尔斯·雷格诺尔（Jules Regnault）的随机漫步模型中汲取了灵感，但Bachelier并没有引用他的话&amp;lt;ref name=&amp;quot;:3&amp;quot;&amp;gt;Jovanovic, Franck (2012). &amp;quot;Bachelier: Not the forgotten forerunner he has been depicted as. An analysis of the dissemination of Louis Bachelier's work in economics&amp;quot; (PDF). ''The European Journal of the History of Economic Thought''. '''19''' (3): 431–451. doi:10.1080/09672567.2010.540343. ISSN 0967-2567. S2CID 154003579.&amp;lt;/ref&amp;gt;，而巴施里耶的论文现在被认为是金融数学领域的先驱。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人们普遍认为，巴施里耶的作品没有获得什么关注，被遗忘了几十年，直到20世纪50年代被伦纳德-萨维奇重新发现，然后在1964年被翻译成英文后变得更加流行。但这项工作在数学界从未被遗忘，因为巴施里耶在1912年出版了一本书，详细介绍了他的想法，&amp;lt;ref name=&amp;quot;:3&amp;quot; /&amp;gt;这本书被包括杜布、费勒&amp;lt;ref name=&amp;quot;:3&amp;quot; /&amp;gt;和科尔莫戈罗夫&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter20042&amp;quot; /&amp;gt;在内的数学家所引用。这本书仍然被引用着，但后来从1960年代开始，当经济学家开始引用巴施里耶的工作时，巴施里耶的原始论文开始被引用得多于他的书&amp;lt;ref name=&amp;quot;:3&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1905年，阿尔伯特-爱因斯坦发表了一篇论文，他研究了布朗运动或运动的物理观察，通过使用气体动力学理论的思想来解释液体中颗粒的看似随机的运动。爱因斯坦推导出一个被称为扩散方程的微分方程，用于描述在某一空间区域找到一个粒子的概率。在爱因斯坦发表第一篇关于布朗运动的论文后不久，马里安-斯莫鲁奇夫斯基（ Marian Smoluchowski）发表了他引用爱因斯坦的作品，但他写道，他通过使用不同的方法独立得出了同等的结果&amp;lt;ref&amp;gt;Brush, Stephen G. (1968). &amp;quot;A history of random processes&amp;quot;. ''Archive for History of Exact Sciences''. '''5''' (1): 25. doi:10.1007/BF00328110. ISSN 0003-9519. S2CID 117623580.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
爱因斯坦的工作，以及让-佩兰获得的实验结果，后来在20世纪20年代启发了诺伯特-维纳&amp;lt;ref&amp;gt;Brush, Stephen G. (1968). &amp;quot;A history of random processes&amp;quot;. ''Archive for History of Exact Sciences''. '''5''' (1): 1–36. doi:10.1007/BF00328110. ISSN 0003-9519. S2CID 117623580.&amp;lt;/ref&amp;gt;，他使用珀西-丹尼尔发展的一种度量理论和傅里叶分析来证明维纳过程作为一个数学对象的存在&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter20042&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==== 泊松过程 ====&lt;br /&gt;
泊松过程是以西梅翁·泊松（Siméon Poisson）的名字命名的，因为其定义涉及泊松分布，但泊松从未研究过这个过程&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker20002&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;D.J. Daley; D. Vere-Jones (2006). ''An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods''. Springer Science &amp;amp; Business Media. pp. 8–9. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-387-21564-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。有许多关于泊松过程的早期使用或发现的说法&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker20002&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GuttorpThorarinsdottir20122&amp;quot; /&amp;gt;。在20世纪初，泊松过程会在不同的情况下独立出现&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker20002&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GuttorpThorarinsdottir20122&amp;quot; /&amp;gt;。1903年在瑞典，菲利普-伦德伯格（ Filip Lundberg）发表了一篇论文，其中包含的工作现在被认为是基本的和开创性的，他提出用一个同质泊松过程来模拟保险索赔&amp;lt;ref&amp;gt;Embrechts, Paul; Frey, Rüdiger; Furrer, Hansjörg (2001). &amp;quot;Stochastic processes in insurance and finance&amp;quot;. ''Stochastic Processes: Theory and Methods''. Handbook of Statistics. Vol. 19. p. 367. doi:10.1016/S0169-7161(01)19014-0. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0444500144&amp;lt;/bdi&amp;gt;. ISSN 0169-7161.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Cramér, Harald (1969). &amp;quot;Historical review of Filip Lundberg's works on risk theory&amp;quot;. ''Scandinavian Actuarial Journal''. '''1969''' (sup3): 6–12. doi:10.1080/03461238.1969.10404602. ISSN 0346-1238.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
另一项发现发生在1909年的丹麦，当时尔朗（A.K.Erlang）在为有限时间间隔内的来电数量开发一个数学模型时得出了泊松分布。尔朗当时并不知道泊松的早期工作，他假设每个时间间隔内到达的电话数量是相互独立的。然后，他发现了极限情况，这实际上是将泊松分布重塑为二项分布的极限&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker20002&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1910年，欧内斯特-卢瑟福（Ernest Rutherford ）和汉斯-盖格（Hans Geiger ）发表了关于α粒子计数的实验结果。在他们工作的推动下，哈里-贝特曼（Harry Bateman）研究了计数问题，并推导出泊松概率作为一组微分方程的解，从而独立发现了泊松过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker20002&amp;quot; /&amp;gt; 在这之后，有许多关于泊松过程的研究和应用，但其早期历史很复杂，生物学家、生态学家、工程师和各种物理科学家在众多领域对该过程的各种应用已经说明了这一点&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker20002&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==== 马尔可夫过程 ====&lt;br /&gt;
马尔可夫过程和马尔可夫链是以安德烈-马尔可夫命名的，他在20世纪初研究了马尔可夫链&amp;lt;ref name=&amp;quot;:4&amp;quot;&amp;gt;Gagniuc, Paul A. (2017). ''Markov Chains: From Theory to Implementation and Experimentation''. NJ: John Wiley &amp;amp; Sons. pp. 2–8. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-1-119-38755-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。马尔可夫对研究独立随机序列的扩展很感兴趣&amp;lt;ref name=&amp;quot;:4&amp;quot; /&amp;gt;。在他于1906年发表的第一篇关于马尔可夫链的论文中，马尔可夫表明，在某些条件下，马尔可夫链的平均结果会收敛到一个固定的数值向量，因此证明了一个没有独立假设的弱大数法则，&amp;lt;ref name=&amp;quot;:5&amp;quot;&amp;gt;Gagniuc, Paul A. (2017). ''Markov Chains: From Theory to Implementation and Experimentation''. NJ: John Wiley &amp;amp; Sons. pp. 1–235. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-1-119-38755-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;:6&amp;quot;&amp;gt;Charles Miller Grinstead; James Laurie Snell (1997). ''Introduction to Probability''. American Mathematical Soc. pp. 464–466. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-8218-0749-1&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt; &amp;lt;ref name=&amp;quot;:7&amp;quot;&amp;gt;Pierre Bremaud (2013). ''Markov Chains: Gibbs Fields, Monte Carlo Simulation, and Queues''. Springer Science &amp;amp; Business Media. p. ix. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-1-4757-3124-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;:8&amp;quot;&amp;gt;Hayes, Brian (2013). &amp;quot;First links in the Markov chain&amp;quot;. ''American Scientist''. '''101''' (2): 92–96. doi:10.1511/2013.101.92.&amp;lt;/ref&amp;gt; ，而独立假设曾被普遍认为是这种数学定律成立的条件之一&amp;lt;ref name=&amp;quot;:8&amp;quot; /&amp;gt;。 马尔可夫后来用马尔可夫链来研究亚历山大-普希金写的《欧仁-奥涅金》中元音的分布，并证明了这种链的中心极限定理&amp;lt;ref name=&amp;quot;:5&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;:6&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1912年，庞加莱（Poincaré）研究了有限群上的马尔科夫链，目的是研究重排。马尔科夫链的其他早期应用包括保罗（Paul）和塔季扬娜-埃伦费斯特（Tatyana Ehrenfest）在1907年提出的扩散模型，以及弗朗西斯-高尔顿（Francis Galton）和亨利-威廉-沃森（Henry William Watson）在1873年提出的分支过程，比马尔科夫的工作更早。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:6&amp;quot; /&amp;gt; &amp;lt;ref name=&amp;quot;:7&amp;quot; /&amp;gt;在高尔顿和沃森的工作之后，人们发现他们的分支过程在大约三十年前就被伊雷内-朱尔·比内梅（Irénée-Jules Bienaymé）独立发现和研究了&amp;lt;ref&amp;gt;Seneta, E. (1998). &amp;quot;I.J. Bienaymé [1796-1878]: Criticality, Inequality, and Internationalization&amp;quot;. ''International Statistical Review / Revue Internationale de Statistique''. '''66''' (3): 291–292. doi:10.2307/1403518. ISSN 0306-7734. JSTOR 1403518.&amp;lt;/ref&amp;gt;。从1928年开始，莫里斯·弗雷歇（Maurice Fréchet）开始对马尔科夫链感兴趣，最终导致他在1938年发表了一篇关于马尔科夫链的详细研究&amp;lt;ref name=&amp;quot;:6&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Bru, B.; Hertz, S. (2001). &amp;quot;Maurice Fréchet&amp;quot;. ''Statisticians of the Centuries''. pp. 331–334. doi:10.1007/978-1-4613-0179-0_71. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-387-95283-3&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
安德雷·柯尔莫哥洛夫（Andrei Kolmogorov）在1931年的一篇论文中发展了早期连续时间马尔可夫过程的大部分理论&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer19762&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KendallBatchelor1990page332&amp;quot; /&amp;gt;。柯尔莫哥洛夫部分受到了路易斯·巴施里耶（Louis Bachelier）1900年关于股票市场波动的工作以及诺伯特·维纳（Norbert Wiener）关于爱因斯坦布朗运动模型的工作的启发。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KendallBatchelor1990page332&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Marc Barbut; Bernard Locker; Laurent Mazliak (2016). ''Paul Lévy and Maurice Fréchet: 50 Years of Correspondence in 107 Letters''. Springer London. p. 5. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-1-4471-7262-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt; 他引入并研究了一组被称为扩散过程的特殊马尔可夫过程，然后在其上推导了一组描述该过程的微分方程&amp;lt;ref name=&amp;quot;KendallBatchelor1990page332&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Valeriy Skorokhod (2005). ''Basic Principles and Applications of Probability Theory''. Springer Science &amp;amp; Business Media. p. 146. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-3-540-26312-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。独立于柯尔莫哥洛夫的工作，悉尼-查普曼（Sydney Chapman）在1928年的一篇论文中，以比柯尔莫哥洛夫更不严格的数学方式，在研究布朗运动时得出了一个方程&amp;lt;ref&amp;gt;Bernstein, Jeremy (2005). &amp;quot;Bachelier&amp;quot;. ''American Journal of Physics''. '''73''' (5): 398–396. Bibcode:2005AmJPh..73..395B. doi:10.1119/1.1848117. ISSN 0002-9505.&amp;lt;/ref&amp;gt;，现在称为查普曼-科尔莫戈罗夫方程。这些微分方程现在被称为科尔莫戈罗夫方程&amp;lt;ref&amp;gt;William J. Anderson (2012). ''Continuous-Time Markov Chains: An Applications-Oriented Approach''. Springer Science &amp;amp; Business Media. p. vii. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-1-4612-3038-0&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;或科尔莫戈罗夫-查普曼方程&amp;lt;ref&amp;gt;Kendall, D. G.; Batchelor, G. K.; Bingham, N. H.; Hayman, W. K.; Hyland, J. M. E.; Lorentz, G. G.; Moffatt, H. K.; Parry, W.; Razborov, A. A.; Robinson, C. A.; Whittle, P. (1990). &amp;quot;Andrei Nikolaevich Kolmogorov (1903–1987)&amp;quot;. ''Bulletin of the London Mathematical Society''. '''22''' (1): 57. doi:10.1112/blms/22.1.31. ISSN 0024-6093.&amp;lt;/ref&amp;gt;。对马尔科夫过程的基础作出重大贡献的其他数学家包括从1930年代开始的威廉-费勒（William Feller），后来又有从1950年代开始的尤金-代金（Eugene Dynkin）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==== 莱维过程 ====&lt;br /&gt;
像维纳过程和泊松过程一样的莱维过程由1930年带学习他们的保罗·莱维（Paul Lévy）命名&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page13362&amp;quot; /&amp;gt;，但是它们与无限可分分布的联系可以追溯到20世纪20年代&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bertoin1998pageVIII2&amp;quot; /&amp;gt;。这一结果后来由莱维于1934年在更一般的条件下推导出来，然后辛钦（Khinchin）在1937年独立地给出了这一特征函数的另一种形式&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer19762&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;David Applebaum (2004). ''Lévy Processes and Stochastic Calculus''. Cambridge University Press. p. 67. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-521-83263-2&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。除了莱维、辛钦和柯尔莫哥洛夫之外，福内梯B（runo de Finetti）和伊藤清（Kiyosi Itô）也对莱维过程的理论做出了早期的基本贡献&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bertoin1998pageVIII2&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==参考文献==&lt;br /&gt;
&amp;lt;references /&amp;gt;&lt;br /&gt;
==编辑推荐==&lt;br /&gt;
===集智课程===&lt;br /&gt;
====[https://campus.swarma.org/course/3157 熵率（Entropy-Rate）]====&lt;br /&gt;
在本课程中，程帆老师主要介绍了随机过程，熵率，热力学第二定律以及马氏链的函数相关知识。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===集智文章===&lt;br /&gt;
*[https://swarma.org/?p=29330  从用箭头构造矩阵到可表函子]&lt;br /&gt;
*[https://swarma.org/?p=29326  PNAS前沿：系统何时走向崩溃？深度学习算法帮助预警临界点]&lt;br /&gt;
*[https://swarma.org/?p=29128  2021泛太平洋因果推断大会总结]&lt;br /&gt;
----本中文词条水流心不竞翻译，[https://wiki.swarma.org/index.php/%E7%94%A8%E6%88%B7:%E8%96%84%E8%8D%B7 薄荷]编辑，如有问题，欢迎在讨论页面留言。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''本词条内容源自wikipedia及公开资料，遵守 CC3.0协议。'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:随机模型]]&lt;br /&gt;
[[Category:统计数据类型]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E9%9A%8F%E6%9C%BA%E8%BF%87%E7%A8%8B&amp;diff=28498</id>
		<title>随机过程</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E9%9A%8F%E6%9C%BA%E8%BF%87%E7%A8%8B&amp;diff=28498"/>
		<updated>2022-01-14T13:02:13Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：编辑到维纳过程&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;{{#seo:&lt;br /&gt;
|keywords=维纳运动,布朗运动,概率论&lt;br /&gt;
|description=被广泛用作以随机方式变化的系统和现象的数学模型&lt;br /&gt;
}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:BMonSphere.jpg|thumb|球体表面维纳或布朗运动过程的计算机模拟实现。维纳过程被广泛认为是概率论中研究最多和中心的随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to47&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page29&amp;quot;/&amp;gt;]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在[[概率论]]及相关领域中，'''随机过程 stochastic process'''（或random process）是一个数学对象，通常被定义为随机变量的集合。给出对一个随机过程的解释，该过程表示某个系统随机的数值随时间的变化，例如细菌种群的增长，电流由于热噪声而波动，或者一个气体分子的运动。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to47&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Joseph L. Doob|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=7Bu8jgEACAAJ|year=1990|publisher=Wiley|pages=46, 47}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen1999&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Emanuel Parzen|title=Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=0mB2CQAAQBAJ|year= 2015|publisher=Courier Dover Publications|isbn=978-0-486-79688-8|pages=7, 8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=q0lo91imeD0C|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;{{Cite book|title=Markov Chains: From Theory to Implementation and Experimentation|last=Gagniuc|first=Paul A.|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|year=2017|isbn=978-1-119-38755-8|location= NJ|pages=1–235}}&amp;lt;/ref&amp;gt;随机过程被广泛用作以随机方式变化的系统和现象的数学模型。它们在许多学科都有应用，比如生物学&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bressloff2014&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Paul C. Bressloff|title=Stochastic Processes in Cell Biology|url=https://books.google.com/books?id=SwZYBAAAQBAJ|year=2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-08488-6}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，[[化学]] &amp;lt;ref name=&amp;quot;Kampen2011&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=N.G. Van Kampen|title=Stochastic Processes in Physics and Chemistry|url=https://books.google.com/books?id=N6II-6HlPxEC|year=2011|publisher=Elsevier|isbn=978-0-08-047536-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 生态学,&amp;lt;ref name=&amp;quot;LandeEngen2003&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Russell Lande|author2=Steinar Engen|author3=Bernt-Erik Sæther|title=Stochastic Population Dynamics in Ecology and Conservation|url=https://books.google.com/books?id=6KClauq8OekC|year=2003|publisher=Oxford University Press|isbn=978-0-19-852525-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 神经科学&amp;lt;ref name=&amp;quot;LaingLord2010&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Carlo Laing|author2=Gabriel J Lord|title=Stochastic Methods in Neuroscience|url=https://books.google.com/books?id=RaYSDAAAQBAJ|year=2010|publisher=OUP Oxford|isbn=978-0-19-923507-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;, 物理学&amp;lt;ref name=&amp;quot;PaulBaschnagel2013&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Wolfgang Paul|author2=Jörg Baschnagel|title=Stochastic Processes: From Physics to Finance|url=https://books.google.com/books?id=OWANAAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-319-00327-6}}&amp;lt;/ref&amp;gt;, 图像处理, 信号处理,&amp;lt;ref name=&amp;quot;Dougherty1999&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Edward R. Dougherty|title=Random processes for image and signal processing|url=https://books.google.com/books?id=ePxDAQAAIAAJ|year=1999|publisher=SPIE Optical Engineering Press|isbn=978-0-8194-2513-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 控制理论, &amp;lt;ref name=&amp;quot;Bertsekas1996&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Dimitri P. Bertsekas|title=Stochastic Optimal Control: The Discrete-Time Case|url=http://www.athenasc.com/socbook.html|year=1996|publisher=Athena Scientific]|isbn=1-886529-03-5}}&amp;lt;/ref&amp;gt;  [[信息论]],&amp;lt;ref name=&amp;quot;CoverThomas2012page71&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Thomas M. Cover|author2=Joy A. Thomas|title=Elements of Information Theory|url=https://books.google.com/books?id=VWq5GG6ycxMC=PT16|year=2012|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-58577-1|page=71}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 计算机科学,&amp;lt;ref name=&amp;quot;Baron2015&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Michael Baron|title=Probability and Statistics for Computer Scientists, Second Edition|url=https://books.google.com/books?id=CwQZCwAAQBAJ|year=2015|publisher=CRC Press|isbn=978-1-4987-6060-7|page=131}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 密码学&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Jonathan Katz|author2=Yehuda Lindell|title=Introduction to Modern Cryptography: Principles and Protocols|url=https://archive.org/details/Introduction_to_Modern_Cryptography|year=2007|publisher=CRC Press|isbn=978-1-58488-586-3|page=[https://archive.org/details/Introduction_to_Modern_Cryptography/page/n44 26]}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 和 电信学.&amp;lt;ref name=&amp;quot;BaccelliBlaszczyszyn2009&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=François Baccelli|author2=Bartlomiej Blaszczyszyn|title=Stochastic Geometry and Wireless Networks|url=https://books.google.com/books?id=H3ZkTN2pYS4C|year=2009|publisher=Now Publishers Inc|isbn=978-1-60198-264-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 此外，金融市场中看似随机的变化促进了随机过程在金融领域的广泛应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2001&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=H06xzeRQgV4C|year=2001|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95016-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MusielaRutkowski2006&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Marek Musiela|author2=Marek Rutkowski|title=Martingale Methods in Financial Modelling|url=https://books.google.com/books?id=iojEts9YAxIC|year= 2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-26653-2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Shreve2004&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Steven E. Shreve|title=Stochastic Calculus for Finance II: Continuous-Time Models|url=https://books.google.com/books?id=O8kD1NwQBsQC|year=2004|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-40101-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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应用和现象研究反过来又启发了新随机过程的提出。这种随机过程的例子包括维纳过程（Wiener process）或布朗运动过程（Brownian motion process，“布朗运动”可以指物理过程，也被称为“布朗运动”，以及随机过程，一个数学对象，但为了避免歧义，本文使用“布朗运动过程”或“维纳过程”来表示后者，其风格类似于：例如吉赫曼和斯科罗霍德 &amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 或罗森布拉特&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenblatt1962&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Murray Rosenblatt|title=Random Processes|url=https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0|url-access=registration|year=1962|publisher=Oxford University Press}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）使用路易斯·巴切勒来研究巴黎证券交易所的价格变化，&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter2004&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|last1=Jarrow|first1=Robert|title=A Festschrift for Herman Rubin|last2=Protter|first2=Philip|chapter=A short history of stochastic integration and mathematical finance: the early years, 1880–1970|year=2004|pages=75–80|issn=0749-2170|doi=10.1214/lnms/1196285381|citeseerx=10.1.1.114.632|series=Institute of Mathematical Statistics Lecture Notes - Monograph Series|isbn=978-0-940600-61-4}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 以及爱尔朗使用的泊松过程来研究某段时间内拨出的电话号码。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker2000&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Stirzaker|first1=David|title=Advice to Hedgehogs, or, Constants Can Vary|journal=The Mathematical Gazette|volume=84|issue=500|year=2000|pages=197–210|issn=0025-5572|doi=10.2307/3621649|jstor=3621649}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这两个随机过程被认为是随机过程理论中最重要和最核心的，&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to47&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen1999&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|page=32}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 并且被巴切勒和爱尔朗先后于不同的环境和国家多次被独立地发现&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter2004&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GuttorpThorarinsdottir2012&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Guttorp|first1=Peter|last2=Thorarinsdottir|first2=Thordis L.|title=What Happened to Discrete Chaos, the Quenouille Process, and the Sharp Markov Property? Some History of Stochastic Point Processes|journal=International Statistical Review|volume=80|issue=2|year=2012|pages=253–268|issn=0306-7734|doi=10.1111/j.1751-5823.2012.00181.x}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
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'''随机函数 Random function'''这个术语也用来指随机或随机过程，&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page21&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|first1=Dmytro|last1=Gusak|first2=Alexander|last2=Kukush|first3=Alexey|last3=Kulik|first4=Yuliya|last4=Mishura|first5=Andrey|last5=Pilipenko|title=Theory of Stochastic Processes: With Applications to Financial Mathematics and Risk Theory|url=https://books.google.com/books?id=8Nzn51YTbX4C|year=2010|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-87862-1|page=21|ref=harv}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page42&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Valeriy Skorokhod|title=Basic Principles and Applications of Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=dQkYMjRK3fYC|year= 2005|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-26312-8|page=42}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 因为随机过程也可以被解释为函数空间中的随机元素。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page24&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Lamperti|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|year=1977|publisher=Springer-Verlag|isbn=978-3-540-90275-1|pages=1–2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;stochastic和random process可以互换使用，通常没有专门的数学空间用于索引随机变量。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page24&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|year=2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|pages=24–25}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChaumontYor2012&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Loïc Chaumont|author2=Marc Yor|title=Exercises in Probability: A Guided Tour from Measure Theory to Random Processes, Via Conditioning|url=https://books.google.com/books?id=1dcqV9mtQloC&amp;amp;pg=PR4|year= 2012|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-60655-5|page=175}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是，当随机变量被整数或实数的一个区间索引时，通常使用这两个术语。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChaumontYor2012&amp;quot; /&amp;gt;如果随机变量被笛卡尔平面或某些高维欧几里得空间索引，那么随机变量的集合通常被称为'''随机场 random field'''。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page7&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Robert J. Adler|author2=Jonathan E. Taylor|title=Random Fields and Geometry|url=https://books.google.com/books?id=R5BGvQ3ejloC|year=2009|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-48116-6|pages=7–8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;随机过程的值并不总是数字，也可以是向量或其他数学对象。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
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根据随机过程的数学性质，随机过程可以分为不同的类别，包括随机游走，&amp;lt;ref name=&amp;quot;LawlerLimic2010&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Gregory F. Lawler|author2=Vlada Limic|title=Random Walk: A Modern Introduction|url=https://books.google.com/books?id=UBQdwAZDeOEC|year= 2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48876-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 鞅（概率论）,&amp;lt;ref name=&amp;quot;Williams1991&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Williams|title=Probability with Martingales|url=https://books.google.com/books?id=e9saZ0YSi-AC|year=1991|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-40605-5}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 马尔可夫过程,&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year= 2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 莱维过程,&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook2004&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 高斯过程,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author=Mikhail Lifshits|title=Lectures on Gaussian Processes|url=https://books.google.com/books?id=03m2UxI-UYMC|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-642-24939-6}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 随机场，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler2010&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Robert J. Adler|title=The Geometry of Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=ryejJmJAj28C&amp;amp;pg=PA1|year= 2010|publisher=SIAM|isbn=978-0-89871-693-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 更新过程和分支过程&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year= 2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。随机过程的研究使用了概率、微积分、线性代数、集合论的数学知识和技术，以及拓扑学&amp;lt;ref name=&amp;quot;Hajek2015&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Bruce Hajek|title=Random Processes for Engineers|url=https://books.google.com/books?id=Owy0BgAAQBAJ|year=2015|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-316-24124-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;LatoucheRamaswami1999&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=G. Latouche|author2=V. Ramaswami|title=Introduction to Matrix Analytic Methods in Stochastic Modeling|url=https://books.google.com/books?id=Kan2ki8jqzgC|year=1999|publisher=SIAM|isbn=978-0-89871-425-8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones2007&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=David Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume II: General Theory and Structure|url=https://books.google.com/books?id=nPENXKw5kwcC|year= 2007|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21337-8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;和数学分析的分支，如实分析、测量理论、傅立叶分析和泛函分析。随机过程理论是对数学的重要贡献&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|pages=1336–1347}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，不论关于理论还是应用，它都是活跃的研究主题。&amp;lt;ref name=&amp;quot;BlathImkeller2011&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Jochen Blath|author2=Peter Imkeller|author3=Sylvie Rœlly|title=Surveys in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=CyK6KAjwdYkC|year=2011|publisher=European Mathematical Society|isbn=978-3-03719-072-2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Talagrand2014&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Michel Talagrand|title=Upper and Lower Bounds for Stochastic Processes: Modern Methods and Classical Problems|url=https://books.google.com/books?id=tfa5BAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2014|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-642-54075-2|pages=4–}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bressloff2014VII&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Paul C. Bressloff|title=Stochastic Processes in Cell Biology|url=https://books.google.com/books?id=SwZYBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-08488-6|pages=vii–ix}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
==简介==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程可以被定义为随机变量的集合，这些随机变量由一些数学集合构成索引，这意味着随机过程中的每个随机变量都与集合中的一个元素唯一关联。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen1999&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot;/&amp;gt;用于索引随机变量的集合称为“索引集”。从历史上看，索引集是实数的一些子集，例如自然数，为索引集提供了对时间的解释。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to47&amp;quot;/&amp;gt; 集合中的每个随机变量都取值于相同的数学空间中，称为“状态空间（state space）”。例如，这个状态空间可以是整数、实数或维欧几里德空间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to47&amp;quot;/&amp;gt; '''增量'''是随机过程在两个索引值之间变化的量，通常被解释为两个时间点。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page27&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1337&amp;quot;/&amp;gt;由于随机性，随机过程可以有许多结果，随机过程的单个结果被称为“抽样函数”或“实现”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page121b&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Wiener_process_3d.png|thumb|right|单个计算机模拟时间0≤t≤2的三维维纳或布朗运动过程的“样本函数”或“实现”。这个随机过程的指标集是非负数，而其状态空间是三维欧几里德空间]]&lt;br /&gt;
===分类===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程可以用不同的方法进行分类，例如，根据其状态空间、索引集或随机变量之间的相关性。一种常见的分类方法是通过索引集和状态空间的基数进行分类。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page294&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page26&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=26}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|pages=24, 25}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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当解释为时间时，如果随机过程的指标集有有限个或可数个元素，例如有限的一组数、一组整数或自然数，那么随机过程被认为在离散时间域上&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page482&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page527&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=527}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。如果索引集是实数上的某个区间，则时间被称为连续时间。这两类随机过程分别被称为'''离散时间随机过程'''和'''连续时间随机过程'''&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page27&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brémaud2014page120&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenthal2006page177&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Jeffrey S Rosenthal|title=A First Look at Rigorous Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=am1IDQAAQBAJ|year=2006|publisher=World Scientific Publishing Co Inc|isbn=978-981-310-165-4|pages=177–178}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。离散时间随机过程被认为更容易研究，因为连续时间过程需要更先进的数学技术和知识，特别当索引集不可数时。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KloedenPlaten2013page63&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter E. Kloeden|author2=Eckhard Platen|title=Numerical Solution of Stochastic Differential Equations|url=https://books.google.com/books?id=r9r6CAAAQBAJ=PA1|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-12616-5|page=63}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Khoshnevisan2006page153&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Davar Khoshnevisan|title=Multiparameter Processes: An Introduction to Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=XADpBwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21631-7|pages=153–155}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 如果索引集是整数或整数的子集，则随机过程也可以称为'''随机序列 random sequence'''。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page527&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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如果状态空间是整数或自然数，则随机过程称为“离散随机过程”或“整值随机过程”。如果状态空间是实数，则随机过程被称为“实值随机过程”或“具有连续状态空间的过程”。如果状态空间是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-维欧几里德空间，则随机过程称为&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-“维向量过程”或&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;—“向量过程”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;florescu214page294&amp;quot;&amp;gt;Ionut Florescu (2014). Probability and Stochastic Processes. John Wiley &amp;amp; Sons. pp. 294, 295. ISBN 978-1-118-59320-2.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page26&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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===词源学===&lt;br /&gt;
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在英语中，“随机”一词最初用作形容词，其定义是“与推测有关”，源于一个希腊语词，意思是“瞄准一个标记，猜测”，而牛津英语词典将1662年作为最早出现的年份。&amp;lt;ref name=&amp;quot;OxfordStochastic&amp;quot;&amp;gt;{Cite OED | random}&amp;lt;/ref&amp;gt;[[雅各布·伯努利 Jakob Bernoulli]]在他关于概率“Ars conquectandi”的著作中使用了“Ars conquectandi istice”这个短语，最初于1713年以拉丁文出版，目前在译文中已经被翻译成“猜想或随机的艺术”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Sheĭnin2006page5&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=O. B. Sheĭnin|title=Theory of probability and statistics as exemplified in short dictums|url=https://books.google.com/books?id=XqMZAQAAIAAJ|year=2006|publisher=NG Verlag|isbn=978-3-938417-40-9|page=5}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这一短语根据伯努利的引用，是由拉迪斯劳斯-博特凯维茨在1917是用德语stochastic表示同样的意思“随机”时使用的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;SheyninStrecker2011page136&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Oscar Sheynin|author2=Heinrich Strecker|title=Alexandr A. Chuprov: Life, Work, Correspondence|url=https://books.google.com/books?id=1EJZqFIGxBIC&amp;amp;pg=PA9|year=2011|publisher=V&amp;amp;R unipress GmbH|isbn=978-3-89971-812-6|page=136}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。术语“随机过程”最早出现在1934年约瑟夫-杜布的一篇论文中。&amp;lt;ref name=&amp;quot;OxfordStochastic&amp;quot;/&amp;gt; 对于这个术语和明确的数学定义，杜布引用了另一篇1934年的论文，其中亚历山大-金钦在德语中使用了术语&amp;quot;''stochastischer Prozeß'' ”，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1934&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Khintchine1934&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Khintchine|first1=A.|title=Korrelationstheorie der stationeren stochastischen Prozesse|journal=Mathematische Annalen|volume=109|issue=1|year=1934|pages=604–615|issn=0025-5831|doi=10.1007/BF01449156}}&amp;lt;/ref&amp;gt;尽管德语这个词在早些时候就被使用过，例如，安德烈-科尔莫戈罗夫在1931年就使用过。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kolmogoroff1931page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Kolmogoroff|first1=A.|title=Über die analytischen Methoden in der Wahrscheinlichkeitsrechnung|journal=Mathematische Annalen|volume=104|issue=1|year=1931|page=1|issn=0025-5831|doi=10.1007/BF01457949}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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根据牛津英语词典的研究，英语中和随机含义相同的这个词的早期出现，可以追溯到16世纪，而早期记录的类似用法开始于14世纪，它是一个名词，意思是“浮躁、极速、力量或暴力(在骑马、奔跑、惊人等等)”。这个单词本身来自中世纪法语单词，意思是“速度，匆忙” ，它可能来源于法语动词，意思是“奔跑”或“疾驰”。随机（random）过程这个术语的第一次书面出现早于随机（stochastic）过程，牛津英语词典也把它作为同义词，并在弗朗西斯·埃奇沃思1888年发表的一篇文章中使用。&lt;br /&gt;
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根据《牛津英语词典》，英语中“random”（随机）一词的最早出现时间可追溯到16世纪，而早期有记载的用法则始于14世纪，意思是“急躁、速度快、力量大或暴力（骑马、跑步、击打等）”。这个词本身来自法语中间的一个词，意思是“速度，匆忙”，它可能是从法语动词“奔跑”或“飞奔”衍生而来。术语“随机过程”的首次书面出现是在“随机过程”之前出现的，牛津英语词典也将其作为同义词出现，并被Francis Edgeworth于1888年发表的一篇文章中使用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;OxfordRandom&amp;quot;&amp;gt;{Cite OED | random}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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===术语===&lt;br /&gt;
随机过程的定义是不同的，&amp;lt;ref name=&amp;quot;FristedtGray2013page580&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Bert E. Fristedt|author2=Lawrence F. Gray|title=A Modern Approach to Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=9xT3BwAAQBAJ&amp;amp;pg=PA716|year= 2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4899-2837-5|page=580}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 但是随机过程传统上被定义为由一些集合索引的随机变量的集族&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page121&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page408&amp;quot;/&amp;gt;。术语“随机（random）过程”和“随机（stochastic）过程”被视为同义词，可以互换使用，而无需精确指定索引集。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page24&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChaumontYor2012&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page7&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker2005page45&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Stirzaker|title=Stochastic Processes and Models|url=https://books.google.com/books?id=0avUelS7e7cC|year=2005|publisher=Oxford University Press|isbn=978-0-19-856814-8|page=45}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenblatt1962page91&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Murray Rosenblatt|title=Random Processes|url=https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0|url-access=registration|year=1962|publisher=Oxford University Press|page=[https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0/page/91 91]}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Gubner2006page383&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John A. Gubner|title=Probability and Random Processes for Electrical and Computer Engineers|url=https://books.google.com/books?id=pa20eZJe4LIC|year=2006|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-45717-0|page=383}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。两个“集族”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker2005page45&amp;quot;/&amp;gt;，或“族”都在使用着&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen1999&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page13&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Kiyosi Itō|title=Essentials of Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=pY5_DkvI-CcC&amp;amp;pg=PR4|year=2006|publisher=American Mathematical Soc.|isbn=978-0-8218-3898-3|page=13}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而除了“索引集”的叫法，还会叫做“参数集”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt; 或“参数空间”&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page7&amp;quot;/&amp;gt; 。&lt;br /&gt;
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术语“随机函数”也用于指代随机或随机过程，&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Loeve1978&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=M. Loève|title=Probability Theory II|url=https://books.google.com/books?id=1y229yBbULIC|year=1978|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-90262-3|page=163}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brémaud2014page133&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Pierre Brémaud|title=Fourier Analysis and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dP2JBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-09590-5|page=133}}&amp;lt;/ref&amp;gt;尽管有时它只在随机过程取实值时使用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page13&amp;quot;/&amp;gt;当索引集是数学空间而不是实数时，也使用这个术语，&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page1&amp;quot;&amp;gt; p. 1&amp;lt;/ref&amp;gt;，而术语“随机过程”和“随机过程”通常在索引集被解释为时间时使用，&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bass2011page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Richard F. Bass|title=Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Ll0T7PIkcKMC|year=2011|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-50147-7|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;其他的叫法，例如当索引集是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-维欧几里德空间&amp;lt;math&amp;gt;\mathbb{R}^n&amp;lt;/math&amp;gt;或流形时，会称为随机场。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page7&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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===记号===&lt;br /&gt;
随机过程可以用&amp;lt;math&amp;gt;\{X(t)\}_{t\in T} &amp;lt;/math&amp;gt;，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brémaud2014page120&amp;quot;/&amp;gt; &amp;lt;math&amp;gt;\{X_t\}_{t\in T} &amp;lt;/math&amp;gt;,&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page408&amp;quot;/&amp;gt; &amp;lt;math&amp;gt;\{X_t\}&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page3&amp;quot;&amp;gt;,{{cite book|author=John Lamperti|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|year=1977|publisher=Springer-Verlag|isbn=978-3-540-90275-1|page=3}}&amp;lt;/ref&amp;gt;或简单地称为&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;或&amp;lt;math&amp;gt;X（t）&amp;lt;/math&amp;gt;，尽管&amp;lt;math&amp;gt;X（t）&amp;lt;/math&amp;gt;被视为函数表示法滥用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page55&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=55}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 例如， &amp;lt;math&amp;gt;X(t)&amp;lt;/math&amp;gt; 或 &amp;lt;math&amp;gt;X_t&amp;lt;/math&amp;gt;表示具有索引&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;的随机变量，而不是整个随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page3&amp;quot;/&amp;gt;如果索引集是&amp;lt;math&amp;gt;T=[0,\infty)&amp;lt;/math&amp;gt;，那么我们可以这样写，例如，&amp;lt;math&amp;gt;(X_t , t \geq 0)&amp;lt;/math&amp;gt;来表示随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChaumontYor2012&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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==示例==&lt;br /&gt;
===伯努利过程===&lt;br /&gt;
最简单的随机过程之一是伯努利过程，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page293&amp;quot;/&amp;gt;它是独立同分布随机变量的序列，其中每个随机变量取值1或0，比如概率&amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt;的值为1，概率&amp;lt;math&amp;gt;1-p&amp;lt;/math&amp;gt;为零。这个过程可以与反复投一枚硬币关联，其中正面的概率为&amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt;，其值为1，而反面的值为零。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page301&amp;quot;&amp;gt;{{cite book| first= Ionut |last= Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=301}}&amp;lt;/ref&amp;gt;换句话说，伯努利过程是一系列独立同分布的伯努利随机变量，&amp;lt;ref name=&amp;quot;BertsekasTsitsiklis2002page273&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Dimitri P. Bertsekas|author2=John N. Tsitsiklis|title=Introduction to Probability|url=https://books.google.com/books?id=bcHaAAAAMAAJ|year=2002|publisher=Athena Scientific|isbn=978-1-886529-40-3|page=273}}&amp;lt;/ref&amp;gt;每一次抛硬币都是[[伯努利试验]]的一个例子。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ibe2013page11&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Oliver C. Ibe|title=Elements of Random Walk and Diffusion Processes|url=https://books.google.com/books?id=DUqaAAAAQBAJ&amp;amp;pg=PT10|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-61793-9|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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===随机游走===&lt;br /&gt;
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随机游走这样一类随机过程，通常定义为欧几里德空间中独立同分布的随机变量或者或随机向量的和，因此它们是在离散时间上变化的过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klenke2013page347&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Achim Klenke|title=Probability Theory: A Comprehensive Course|url=https://books.google.com/books?id=aqURswEACAAJ|year=2013|publisher=Springer|isbn=978-1-4471-5362-7|pages=347}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;LawlerLimic2010page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Gregory F. Lawler|author2=Vlada Limic|title=Random Walk: A Modern Introduction|url=https://books.google.com/books?id=UBQdwAZDeOEC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48876-1|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page136&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|date= 2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|page=136}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page383&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=383}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Durrett2010page277&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Rick Durrett|title=Probability: Theory and Examples|url=https://books.google.com/books?id=evbGTPhuvSoC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-49113-6|page=277}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是有些人也使用这个术语来指代在连续时间上变化的过程，&amp;lt;ref name=“Weiss2006page1”&amp;gt;{cite book | last1=Weiss | first1=George H.| title=Statistical Sciences | chapter=Random Walks | year=2006 | doi=10.1002/0471667196.ess2180.pub2 | page=1 | isbn=978-0471667193}}&amp;lt;/ref&amp;gt;尤其是金融中使用的维纳过程，这导致了一些误解，从而招来了一些批评。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Spanos1999page454&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Aris Spanos|title=Probability Theory and Statistical Inference: Econometric Modeling with Observational Data|url=https://books.google.com/books?id=G0_HxBubGAwC|year=1999|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-42408-0|page=454}}&amp;lt;/ref&amp;gt;还有其他各种类型的随机游走，它们的状态空间可以是其他数学对象，例如格和群，一般来说，它们都是被充分研究的，在不同的学科中有许多应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Weiss2006page1&amp;quot;&amp;gt;Weiss, George H. (2006). &amp;quot;Random Walks&amp;quot;. Encyclopedia of Statistical Sciences. p. 1. doi:10.1002/0471667196.ess2180.pub2. ISBN 978-0471667193.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page81&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=81}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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随机游走的一个经典例子被称为“简单随机游动”，它是一个离散时间上的随机过程，以整数为状态空间，基于伯努利过程，其中每个伯努利变量取+1或-1。换言之，简单随机游走发生在整数上，其值要么随概率&amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt;增加1，要么随着概率&amp;lt;math&amp;gt;1-p&amp;lt;/math&amp;gt;而减小1，因此这种随机游动的指标集是自然数，而其状态空间是整数。如果&amp;lt;math&amp;gt;p=0.5&amp;lt;/math&amp;gt;，这种随机游动称为对称随机游走。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Gut2012page88&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Allan Gut|title=Probability: A Graduate Course|url=https://books.google.com/books?id=XDFA-n_M5hMC|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4614-4708-5|page=88}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GrimmettStirzaker2001page71&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Geoffrey Grimmett|author2=David Stirzaker|title=Probability and Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=G3ig-0M4wSIC|year=2001|publisher=OUP Oxford|isbn=978-0-19-857222-0|page=71}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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===维纳过程===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
维纳过程是一个具有平稳独立增量并且基于增量大小呈正态分布的随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page56&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=56}}&amp;lt;/ref&amp;gt;维纳过程是以诺伯特-维纳命名的，他证明了它的数学存在性，但是这个过程也被称为布朗运动过程或布朗运动，因为它和液体中的[[布朗运动]]有历史渊源。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brush1968page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Brush|first1=Stephen G.|title=A history of random processes|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=5|issue=1|year=1968|pages=1–2|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00328110}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1338&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|pages=1338}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1338&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page21&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C&amp;amp;pg=PR2|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=21}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:维纳过程.png|thumb|left|实现维纳Wiener过程（或布朗运动过程），具有漂移（&amp;lt;font color=blue&amp;gt;蓝色&amp;lt;/font&amp;gt;）且不漂移（&amp;lt;font color=red&amp;gt;红色&amp;lt;/font&amp;gt;）。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
''' Wiener process维纳过程'''在概率论中起着中心作用，通常被认为是最重要和研究的随机过程，并与其他随机过程联系在一起&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to47&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page29&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=29}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page471&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=471}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page21&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|pages=21, 22}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014pageVIII&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=VIII}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RevuzYor2013pageIX&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Daniel Revuz|author2=Marc Yor|title=Continuous Martingales and Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=OYbnCAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-06400-9|page=IX}}&amp;lt;/ref&amp;gt;其索引集和状态空间分别是非负数和实数，因此它既有连续索引集又有状态空间&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenthal2006page186&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Jeffrey S Rosenthal|title=A First Look at Rigorous Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=am1IDQAAQBAJ|year=2006|publisher=World Scientific Publishing Co Inc|isbn=978-981-310-165-4|page=186}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是过程可以定义得更广泛，这样它的状态空间可以是维欧几里德空间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page81&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page21&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|page=33}}&amp;lt;/ref&amp;gt;如果任何增量的[[平均值]]为零，则所得到的维纳或布朗运动过程称为零漂移。如果任意两个时间点的增量的平均值等于时间差乘以某个常数&amp;lt;math&amp;gt;\mu&amp;lt;/math&amp;gt;，即实数，由此产生的随机过程被称为'''漂移'''。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page118&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=118}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MörtersPeres2010page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page78&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=78}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
几乎可以肯定，维纳过程的样本路径处处连续，但无处可微。它可以看作是简单随机游走的一个连续版本。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1337&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|page=1337}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MörtersPeres2010page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter Mörters|author2=Yuval Peres|title=Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=e-TbA-dSrzYC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48657-6|pages=1, 3}}&amp;lt;/ref&amp;gt;当其他随机过程（如某些随机游动重新缩放）的数学极限时，该过程出现，&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page61&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=61}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Shreve2004page93&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Steven E. Shreve|title=Stochastic Calculus for Finance II: Continuous-Time Models|url=https://books.google.com/books?id=O8kD1NwQBsQC|year=2004|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-40101-0|page=93}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这是[[Donsker定理]]或不变性原理的主题，也被称为'''函数中心极限定理'''。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page225and260&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|year=2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|pages=225, 260}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page70&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=70}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MörtersPeres2010page131&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter Mörters|author2=Yuval Peres|title=Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=e-TbA-dSrzYC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48657-6|page=131}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
维纳过程是一些重要的随机过程家族的成员，包括马尔可夫过程，Lévy过程和高斯过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1337&amp;quot;/&amp;gt;该过程也有许多应用，是随机微积分中使用的主要随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;它在数量金融中起着核心作用，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1341&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|page=1341}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page340&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=340}}&amp;lt;/ref&amp;gt;在Black-Scholes-Merton模型中使用它。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page124&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=124}}&amp;lt;/ref&amp;gt;该过程也被用于不同的领域，包括大多数自然科学以及社会科学的一些分支，作为各种随机现象的数学模型。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page29&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page47&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=47}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Wiersema2008page2&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ubbo F. Wiersema|title=Brownian Motion Calculus|url=https://books.google.com/books?id=0h-n0WWuD9cC|year=2008|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-0-470-02171-2|page=2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===泊松过程 Poisson process===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
泊松过程是一个随机过程，有不同的形式和定义。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Tijms2003page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Henk C. Tijms|title=A First Course in Stochastic Models|url=https://books.google.com/books?id=eBeNngEACAAJ|year=2003|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-49881-0|pages=1, 2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones2006chap2&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=D. Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods|url=https://books.google.com/books?id=6Sv4BwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21564-8|pages=19–36}}&amp;lt;/ref&amp;gt;它可以定义为一个计数过程，它是一个随机过程，表示某个时间点或事件的随机数量。在从零到某个给定时间区间内的过程点的数目是一个泊松随机变量，它取决于该时间和某个参数。该过程以自然数为状态空间，非负数为索引集。此过程也称为泊松计数过程，因为它可以被解释为计数过程的一个示例。&amp;lt;ref name=&amp;quot;tijms2303page1&amp;quot;&amp;gt;Henk C. Tijms (2003). A First Course in Stochastic Models. Wiley. pp. 1, 2. ISBN 978-0-471-49881-0.&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果一个泊松过程是用一个正常数定义的，那么这个过程称为齐次泊松过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Tijms2003page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PinskyKarlin2011&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Mark A. Pinsky|author2=Samuel Karlin|title=An Introduction to Stochastic Modeling|url=https://books.google.com/books?id=PqUmjp7k1kEC|year=2011|publisher=Academic Press|isbn=978-0-12-381416-6|page=241}}&amp;lt;/ref&amp;gt;齐次泊松过程是随机过程的一个重要类，如马尔可夫过程和Lévy过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1337&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
齐次泊松过程可以用不同的方法定义和推广。它的指标集可以定义为实数，这个随机过程也被称为平稳泊松过程&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992page38&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=38}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones2006page19&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=D. Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods|url=https://books.google.com/books?id=6Sv4BwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21564-8|page=19}}&amp;lt;/ref&amp;gt;如果泊松过程的参数常数被某个非负可积函数的&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;代替，则得到的过程称为非齐次或非齐次Poisson过程，其中过程点的平均密度不再是常数。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992page22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=22}}&amp;lt;/ref&amp;gt;作为排队论中的一个基本过程，泊松过程是数学模型的一个重要过程，在这里，它找到了在特定时间窗口中随机发生的事件模型的应用程序。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page118&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|pages=118, 119}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kleinrock1976page61&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Leonard Kleinrock|title=Queueing Systems: Theory|url=https://archive.org/details/queueingsystems00klei|url-access=registration|year=1976|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-49110-1|page=[https://archive.org/details/queueingsystems00klei/page/61 61]}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在实数上定义的泊松过程可以解释为一个随机过程，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1337&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenblatt1962page94&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Murray Rosenblatt|title=Random Processes|url=https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0|url-access=registration|year=1962|publisher=Oxford University Press|page=[https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0/page/94 94]}}&amp;lt;/ref&amp;gt;等随机变量对象。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Haenggi2013page10and18&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Martin Haenggi|title=Stochastic Geometry for Wireless Networks|url=https://books.google.com/books?id=CLtDhblwWEgC|year=2013|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-01469-5|pages=10, 18}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page41and108&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sung Nok Chiu|author2=Dietrich Stoyan|author3=Wilfrid S. Kendall|author4=Joseph Mecke|title=Stochastic Geometry and Its Applications|url=https://books.google.com/books?id=825NfM6Nc-EC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-65825-3|pages=41, 108}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是它可以定义在&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间或其他数学空间上，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992page11&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;其中它通常被解释为随机集或随机计数度量，而不是随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Haenggi2013page10and18&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page41and108&amp;quot;/&amp;gt;在此设置中，是泊松过程，也称为泊松点过程，是概率论中最重要的研究对象之一，无论是应用还是理论原因。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker2000&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Streit2010page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Roy L. Streit|title=Poisson Point Processes: Imaging, Tracking, and Sensing|url=https://books.google.com/books?id=KAWmFYUJ5zsC&amp;amp;pg=PA11|year=2010|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4419-6923-1|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但有人指出，Poisson过程并没有得到应有的重视，部分原因是它经常被认为只是在实数上，而不是在其他数学空间中。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Streit2010page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992pagev&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=v}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==定义==&lt;br /&gt;
===随机过程 Stochastic process===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程被定义为在一个公共概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega, \mathcal{F}, P)&amp;lt;/math&amp;gt;上定义的随机变量集合，其中&amp;lt;math&amp;gt;\Omega&amp;lt;/math&amp;gt; 是[[样本空间]]，&amp;lt;math&amp;gt;\mathcal{F}&amp;lt;/math&amp;gt;是一个&amp;lt;math&amp;gt;\sigma&amp;lt;/math&amp;gt;-代数，&amp;lt;math&amp;gt;P&amp;lt;/math&amp;gt;是概率测度；而随机变量，由某个集合&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;索引，所有值都取同一个数学空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;，对于某些&amp;lt;math&amp;gt;\sigma&amp;lt;/math&amp;gt;-代数&amp;lt;math&amp;gt;\sigma&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
换言之，对于给定的概率空间&amp;lt;math&amp;gt;（\Omega，\mathcal{F}，P）&amp;lt;/math&amp;gt;和可测空间&amp;lt;math&amp;gt;（S，Sigma）&amp;lt;/math&amp;gt;，随机过程是一个值为&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;的随机变量的集合，可以写成：&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page293&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=293}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\{X(t):t\in T \}.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
历史上，在许多自然科学问题中，一个点&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt; 具有时间的意义，因此，&amp;lt;math&amp;gt;X(t)&amp;lt;/math&amp;gt;表示是一个在时间&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;的随机变量。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page528&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ&amp;amp;pg|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=528}}&amp;lt;/ref&amp;gt;随机过程也可以写成&amp;lt;math&amp;gt;\{X（t，omega）：t\ in t\}&amp;lt;/math&amp;gt;来反映它实际上是两个变量的函数，&amp;lt;math&amp;gt;t\in t&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\omega\in\omega&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;LindgrenRootzen2013page11&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Georg Lindgren|author2=Holger Rootzen|author3=Maria Sandsten|title=Stationary Stochastic Processes for Scientists and Engineers|url=https://books.google.com/books?id=FYJFAQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR1|year=2013|publisher=CRC Press|isbn=978-1-4665-8618-5|pages=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
还有其他方法可以考虑随机过程，上面的定义被认为是传统的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page121&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|pages=121, 122}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page408&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Søren Asmussen|title=Applied Probability and Queues|url=https://books.google.com/books?id=BeYaTxesKy0C|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-00211-8|page=408}}&amp;lt;/ref&amp;gt;例如，一个随机过程可以解释或定义为一个&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;值的随机变量，其中&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;是所有可能的&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;-值函数的空间T&amp;lt;/math&amp;gt;从集合&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;到空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page24&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page121&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===索引集 Index set===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
集合&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;称为“索引集”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen1999&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page294&amp;quot;/&amp;gt;或“参数集”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page93&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Valeriy Skorokhod|title=Basic Principles and Applications of Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=dQkYMjRK3fYC|year=2005|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-26312-8|pages=93, 94}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。通常，这个集合是实数的一个子集，例如自然数或一个区间，使集合&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;能够解释时间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to47&amp;quot;/&amp;gt;除了这些集合，索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;可以是其他线性有序集或更一般的数学集，&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to47&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page482&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Patrick Billingsley|title=Probability and Measure|url=https://books.google.com/books?id=QyXqOXyxEeIC|year=2008|publisher=Wiley India Pvt. Limited|isbn=978-81-265-1771-8|page=482}}&amp;lt;/ref&amp;gt;例如笛卡尔平面&amp;lt;math&amp;gt;R^2&amp;lt;/math&amp;gt;或&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里得空间，其中t中的元素可以表示空间中的一个点。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page27&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=27}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|page=25}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但一般情况下，当索引集有序时，随机过程可以得到更多的结果和定理。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page104&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Valeriy Skorokhod|title=Basic Principles and Applications of Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=dQkYMjRK3fYC|year=2005|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-26312-8|page=104}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===状态空间 State space ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程的数学空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;称为其“状态空间”。这个数学空间可以用整数、实数、&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里得空间、复杂平面或更抽象的数学空间来定义。状态空间是用反映随机过程可以采用的不同值的元素来定义的进程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to47&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page294&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|pages=294, 295}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brémaud2014page120&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Pierre Brémaud|title=Fourier Analysis and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dP2JBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-09590-5|page=120}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===样本函数 Sample function===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''样本函数'''是随机过程的单个结果，因此，它是由随机过程中每个随机变量的一个可能值构成的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page296&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=296}}&amp;lt;/ref&amp;gt;更准确地说，如果&amp;lt;math&amp;gt;\{X（t，omega）：t\in t\}&amp;lt;/math&amp;gt;是一个随机过程，那么对于任何点&amp;lt;math&amp;gt;\omega\in\omega&amp;lt;/math&amp;gt;，映射&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
X(\cdot,\omega): T \rightarrow S,&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
称为样本函数，称为“实现”，或者，特别是当&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;被解释为时间时，随机过程的“样本路径”&amp;lt;math&amp;gt;\{X（T，omega）：T\in T\}&amp;lt;/math&amp;gt;。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page121b&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|pages=121–124}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这意味着对于一个固定的&amp;lt;math&amp;gt;\omega\in\omega&amp;lt;/math&amp;gt;，存在一个将索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;映射到状态空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt; 的示例函数的其他名称随机过程包括“轨迹”、“路径函数”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page493&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Patrick Billingsley|title=Probability and Measure|url=https://books.google.com/books?id=QyXqOXyxEeIC|year=2008|publisher=Wiley India Pvt. Limited|isbn=978-81-265-1771-8|page=493}}&amp;lt;/ref&amp;gt;或“路径”.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Øksendal2003page10&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Bernt Øksendal|title=Stochastic Differential Equations: An Introduction with Applications|url=https://books.google.com/books?id=VgQDWyihxKYC|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-04758-2|page=10}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===增量 Increment===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程的增量是同一随机过程的两个随机变量之间的差值。对于一个指数集可以解释为时间的随机过程，增量是随机过程在某个时间段内的变化量。例如，如果&amp;lt;math&amp;gt;\{X（t）：t\in t\}&amp;lt;/math&amp;gt; 是具有状态空间的随机过程&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;且索引集&amp;lt;math&amp;gt;T=[0,\infty)&amp;lt;/math&amp;gt;中的任意两个非负数&amp;lt;math&amp;gt;t_1\in [0,\infty)&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;t_2\in [0,\infty)&amp;lt;/math&amp;gt;且&amp;lt;math&amp;gt;t_1\leq t_2&amp;lt;/math&amp;gt;，差异&amp;lt;math&amp;gt;X{tu 2}-X{t_1}&amp;lt;/math&amp;gt;是一个称为增量的&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;值随机变量。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page27&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1337&amp;quot;/&amp;gt;当对增量感兴趣时，通常状态空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;是实数或自然数，但它可以是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间或更抽象的空间，如[[巴拿赫空间]] Banach spaces。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1337&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===进一步定义===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====定律====&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于定义在概率空间&amp;lt;math&amp;gt;（\Omega，\mathcal{F}，P）&amp;lt;/math&amp;gt;上的随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X\colon\Omega\rightarrow S^T&amp;lt;/math&amp;gt;，随机过程X&amp;lt;/math&amp;gt;的定律被定义为'''前推度量 Pushforward measure'''：&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\mu=P\circ X^{-1},&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中&amp;lt;math&amp;gt;P&amp;lt;/math&amp;gt;是一个概率度量，符号&amp;lt;math&amp;gt;\circ&amp;lt;/math&amp;gt;表示函数组合，&amp;lt;math&amp;gt;X^{-1}&amp;lt;/math&amp;gt;是可测量函数的前映像，或者等价地，&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;值随机变量&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;，其中&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;是&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;中所有可能的&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;值函数的空间，所以随机过程的规律就是一个概率测度。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page24&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page121&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page571&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Resnick2013page40&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Sidney I. Resnick|title=Adventures in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=VQrpBwAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-0387-2|pages=40–41}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;的可测子集&amp;lt;math&amp;gt;B&amp;lt;/math&amp;gt;，预图像&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;给出&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
X^{-1}(B)=\{\omega\in \Omega: X(\omega)\in B \},&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所以a&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;定律可以写成：&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Lamperti|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|year=1977|publisher=Springer-Verlag|isbn=978-3-540-90275-1|pages=1–2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\mu(B)=P(\{\omega\in \Omega: X(\omega)\in B \}).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程或随机变量的规律也被称为“概率定律 probability law”，“概率分布 probability distribution”，或“分布”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page528&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page571&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page23&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ward Whitt|title=Stochastic-Process Limits: An Introduction to Stochastic-Process Limits and Their Application to Queues|url=https://books.google.com/books?id=LkQOBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PR5|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21748-2|page=23}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook2004page4&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2|page=4}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RevuzYor2013page10&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Daniel Revuz|author2=Marc Yor|title=Continuous Martingales and Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=OYbnCAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-06400-9|page=10}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====有限维概率分布 Finite-dimensional probability distributions====&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;，其“有限维分布”定义为：&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\mu_{t_1,\dots,t_n} =P\circ (X({t_1}),\dots, X({t_n}))^{-1},&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这项措施&amp;lt;math&amp;gt;\mu_{t_1,..,t_n}&amp;lt;/math&amp;gt;是随机向量的联合分布 &amp;lt;math&amp;gt;(X({t_1}),\dots, X({t_n}))&amp;lt;/math&amp;gt;；它可以被视为法律的“投影”&amp;lt;math&amp;gt;\mu&amp;lt;/math&amp;gt;到一个有限子集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page24&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page123&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA356|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|pages=123}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
 &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;级[[笛卡尔幂]]&amp;lt;math&amp;gt;S^n=S\times\dots \times S&amp;lt;/math&amp;gt;的任何可测子集&amp;lt;math&amp;gt;C&amp;lt;/math&amp;gt;，&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;的有限维分布可以写成：&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\mu_{t_1,\dots,t_n}(C) =P \Big(\big\{\omega\in \Omega: \big( X_{t_1}(\omega), \dots, X_{t_n}(\omega) \big) \in C \big\} \Big).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程的有限维分布满足两个称为一致性条件的数学条件。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenthal2006page177&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====稳定性 Stationarity====&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
“稳定性”是当随机过程的所有随机变量都是相同分布时随机过程所具有的数学性质。换言之，如果&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;是一个平稳随机过程，那么对于任何&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;，随机变量&amp;lt;math&amp;gt;X_t&amp;lt;/math&amp;gt;具有相同的分布，这意味着对于任何一组&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;索引集值&amp;lt;math&amp;gt;t_1,\dots, t_n&amp;lt;/math&amp;gt;而言，对应的&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;随机变量&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
X_{t_1}, \dots X_{t_n},&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
它们都有相同的[[概率分布]]。平稳随机过程的指标集通常被解释为时间，因此可以是整数或实数。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page6&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Lamperti|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|year=1977|publisher=Springer-Verlag|isbn=978-3-540-90275-1|pages=6 and 7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page4&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif I. Gikhman |author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C&amp;amp;pg=PR2|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=4}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 但对于点过程和随机场也存在平稳性的概念，其中指标集不被解释为时间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page6&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler2010page14&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Robert J. Adler|title=The Geometry of Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=ryejJmJAj28C&amp;amp;pg=PA263|year=2010|publisher=SIAM|isbn=978-0-89871-693-1|pages=14, 15}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page112&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sung Nok Chiu|author2=Dietrich Stoyan|author3=Wilfrid S. Kendall|author4=Joseph Mecke|title=Stochastic Geometry and Its Applications|url=https://books.google.com/books?id=825NfM6Nc-EC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-65825-3|page=112}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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当指标集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;可以解释为时间时，如果随机过程的有限维分布在时间平移下是不变的，则称其为平稳过程。这种随机过程可以用来描述处于稳态的物理系统，但是仍然会经历随机波动。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page6&amp;quot;/&amp;gt;平稳性背后的直觉是，随着时间的推移，平稳随机过程的分布保持不变。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1990page94&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Joseph L. Doob|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=NrsrAAAAYAAJ|year=1990|publisher=Wiley|pages=94–96}}&amp;lt;/ref&amp;gt;只有当随机变量相同分布时，一系列随机变量才会形成平稳随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page6&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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具有上述平稳性定义的随机过程有时被称为严格平稳的，但也有其他形式的平稳性。一个例子是当离散时间或连续时间随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;被称为广义平稳时，那么这个过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;，有一个有限的第二时刻对于所有&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;和两个随机变量的协方差 &amp;lt;math&amp;gt;X_t&amp;lt;/math&amp;gt; 和 &amp;lt;math&amp;gt;X_{t+h}&amp;lt;/math&amp;gt; 只取决于在&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;时的数值&amp;lt;math&amp;gt;h&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1990page94&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page298&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|pages=298, 299}}&amp;lt;/ref&amp;gt; [[Aleksandr Khinchin | Khinchin]]介绍了“广义平稳性”的相关概念，其他名称包括“协方差平稳性”或“广义平稳性”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page298&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page8&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C&amp;amp;pg=PR2|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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====过滤 Filtration====&lt;br /&gt;
过滤是定义在某个概率空间中的sigma代数的递增序列和具有某种[[总阶]]关系的索引集，例如在索引集是实数的某个子集的情况下。更为正式的是，如果随机过程有一个指数集总排序的随机过程，则如果随机过程有一个指数集的总序为总序，那么在概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega, \mathcal{F}, P)&amp;lt;/math&amp;gt;上的过滤&amp;lt;math&amp;gt;\{\mathcal{F}_t\}_{t\in T} &amp;lt;/math&amp;gt; 是一个sigma代数族，使得&amp;lt;math&amp;gt;  \mathcal{F}_s \subseteq \mathcal{F}_t \subseteq  \mathcal{F} &amp;lt;/math&amp;gt;对所有&amp;lt;math&amp;gt;s \leq t&amp;lt;/math&amp;gt;，其中&amp;lt;math&amp;gt;t, s\in T&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\leq&amp;lt;/math&amp;gt;表示指标集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;的总阶&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page294&amp;quot;/&amp;gt;通过过滤的概念，可以研究&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;中随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X_t&amp;lt;/math&amp;gt;所包含的信息量，这可以解释为时间&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page294&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Williams1991page93&amp;quot;/&amp;gt;过滤背后的直觉是，随着时间的流逝，关于&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;的更多信息是已知的或可用的，这些信息可以在&amp;lt;math&amp;gt;\mathcal{F}t&amp;lt;/math&amp;gt;中获得，使&amp;lt;math&amp;gt;\Omega&amp;lt;/math&amp;gt;的分区越来越细。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|pages=22–23}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MörtersPeres2010page37&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter Mörters|author2=Yuval Peres|title=Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=e-TbA-dSrzYC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48657-6|page=37}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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====修正 Modification====&lt;br /&gt;
随机过程的“修正”是另一个随机过程，它与原始随机过程密切相关。更确切地说，一个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;，与另一个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt; 具有相同的索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;、集空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;和概率空间&amp;lt;math&amp;gt;（\Omega，{\cal F}，P）&amp;lt;/math&amp;gt;具有相同的索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;、集空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;和概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega,{\cal F},P)&amp;lt;/math&amp;gt;，被称为&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;的修改，如果对所有&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;有&lt;br /&gt;
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P(X_t=Y_t)=1 ,&lt;br /&gt;
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持有。两个相互修正的随机过程具有相同的有限维法则&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page130&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA356|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|page=130}}&amp;lt;/ref&amp;gt;它们被称为“随机等价”或“等价物”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page530&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ&amp;amp;pg|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=530}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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除了修改，还使用了“版本”一词，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler2010page14&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page48&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=48}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Øksendal2003page14&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Bernt Øksendal|title=Stochastic Differential Equations: An Introduction with Applications|url=https://books.google.com/books?id=VgQDWyihxKYC|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-04758-2|page=14}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page472&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|pages=472}}&amp;lt;/ref&amp;gt;然而，当两个随机过程具有相同的有限维分布，但它们可能定义在不同的概率空间上，因此两个过程是相互修改的，在后一种意义上，它们也是彼此的版本，但不是相反。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RevuzYor2013page18&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Daniel Revuz|author2=Marc Yor|title=Continuous Martingales and Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=OYbnCAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-06400-9|pages=18–19}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page571&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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如果一个连续时间的实值随机过程在其增量上满足一定的矩条件，则[[Kolmogorov连续性定理]]指出，该过程存在一个修正，其具有概率为1的连续样本路径，因此随机过程有一个连续的修改或版本&amp;lt;ref name=&amp;quot;Øksendal2003page14&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page472&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook2004page20&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2|page=20}}&amp;lt;/ref&amp;gt;该定理也可以推广到随机域，因此索引集是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-维欧几里德空间&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kunita1997page31&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Hiroshi Kunita|title=Stochastic Flows and Stochastic Differential Equations|url=https://books.google.com/books?id=_S1RiCosqbMC|year=1997|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-59925-2|page=31}}&amp;lt;/ref&amp;gt;以及以[[度量空间]]为状态空间的随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|year=2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|page=35}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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====难以区分 Indistinguishable====&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
两个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;定义在同一概率空间&amp;lt;math&amp;gt;（\Omega，\mathcal{F}，P）&amp;lt;/math&amp;gt;上，具有相同的索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;和集空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;上的两个随机过程如果&lt;br /&gt;
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&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
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P(X_t=Y_t   \text{ for all }  t\in T )=1 ,&lt;br /&gt;
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成立，则称为“难以区分的”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page571&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page130&amp;quot;/&amp;gt;如果两个&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;是相互修改的，几乎肯定是连续的，那么&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;是无法区分的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;JeanblancYor2009page11&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Monique Jeanblanc|author2=Marc Yor|author3=Marc Chesney|title=Mathematical Methods for Financial Markets|url=https://books.google.com/books?id=ZhbROxoQ-ZMC|year=2009|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-85233-376-8|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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====可分性 Separability====&lt;br /&gt;
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“可分性”是随机过程的一种性质，它基于与概率测度有关的指标集。假设随机过程或具有不可数指标集的随机场的泛函可以形成随机变量。对于一个随机过程是可分离的，除了其他条件外，它的指标集必须是一个[[可分离空间]]，{efn |术语“可分离”在这里出现了两次，有两种不同的含义，第一种含义来自概率，第二种含义来自拓扑和分析。对于一个随机过程是可分的（概率意义上），它的指标集必须是一个可分空间（在拓扑或分析意义上），除了其他条件。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page93&amp;quot;/&amp;gt;}}，这意味着索引集有一个稠密的可数子集。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler2010page14&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page32&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Kiyosi Itō|title=Essentials of Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=pY5_DkvI-CcC&amp;amp;pg=PR4|year=2006|publisher=American Mathematical Soc.|isbn=978-0-8218-3898-3|pages=32–33}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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更精确地说，具有概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega,{\cal F},P)&amp;lt;/math&amp;gt;的实值连续时间随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;是可分离的，如果它的指数集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;有一个稠密的可数子集&amp;lt;math&amp;gt;\Omega_0 \subset \Omega&amp;lt;/math&amp;gt;，因此&amp;lt;&amp;lt;math&amp;gt;P(\Omega_0)=0&amp;lt;/math&amp;gt;，这样对于每个开集&amp;lt;math&amp;gt;G\subset T&amp;lt;/math&amp;gt;和每个闭集&amp;lt;math&amp;gt;F\subset \textstyle R =(-\infty,\infty) &amp;lt;/math&amp;gt;，&amp;lt;math&amp;gt;\{ X_t \in F \text{ for all }  t \in G\cap U\}&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\{ X_t \in F \text{ for all }  t \in G\}&amp;lt;/math&amp;gt;这两个事件最多在&amp;lt;math&amp;gt;\Omega_0&amp;lt;/math&amp;gt;的一个子集上不同。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page150&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C&amp;amp;pg=PR2|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=150}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Todorovic2012page19&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Petar Todorovic|title=An Introduction to Stochastic Processes and Their Applications|url=https://books.google.com/books?id=XpjqBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PP5|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4613-9742-7|pages=19–20}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Molchanov2005page340&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ilya Molchanov|title=Theory of Random Sets|url=https://books.google.com/books?id=kWEwk1UL42AC|year=2005|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-85233-892-3|page=340}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
可分离性的定义（连续时间实值随机过程的可分性定义可以用其他方式表述。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page526&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Patrick Billingsley|title=Probability and Measure|url=https://books.google.com/books?id=QyXqOXyxEeIC|year=2008|publisher=Wiley India Pvt. Limited|isbn=978-81-265-1771-8|pages=526–527}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page535&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ&amp;amp;pg|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=535}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）也可以为其他索引集和状态空间而声明，&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page22&amp;quot;&amp;gt;Gusak, Dmytro; Kukush, Alexander; Kulik, Alexey; Mishura, Yuliya; Pilipenko, Andrey (2010). Theory of Stochastic Processes: With Applications to Financial Mathematics and Risk Theory. Springer Science &amp;amp; Business Media. p. 21. ISBN 978-0-387-87862-1.&amp;lt;/ref&amp;gt;例如在随机场的情况下，索引集和状态空间可以是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page7&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler2010page14&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
随机过程可分性的概念是由[[Joseph Doob]]，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page32&amp;quot;/&amp;gt;提出的。可分性的基本思想是使指标集的可数点集决定随机过程的性质，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page526&amp;quot;/&amp;gt;因此离散时间随机过程总是可分离的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1990page56&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Joseph L. Doob|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=NrsrAAAAYAAJ|year=1990|publisher=Wiley|pages=56}}&amp;lt;/ref&amp;gt;Doob的一个定理，有时被称为Doob的可分性定理，表示任何实值连续时间随机过程都有一个可分离的修改。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page32&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Todorovic2012page19&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Khoshnevisan2006page155&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Davar Khoshnevisan|title=Multiparameter Processes: An Introduction to Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=XADpBwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21631-7|page=155}}&amp;lt;/ref&amp;gt;对于具有索引集和状态空间而不是实数的更一般的随机过程，也存在该定理的版本。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page93&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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====独立性 Independence====&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
两个在相同的概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega,\mathcal{F},P)&amp;lt;/math&amp;gt;上定义，具有相同索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;的随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;被称为“相互独立”，如果对于所有&amp;lt;math&amp;gt;n \in \mathbb{N}&amp;lt;/math&amp;gt;，以及每个特定的&amp;lt;math&amp;gt;t_1,\ldots,t_n \in T&amp;lt;/math&amp;gt;，随机向量&amp;lt;math&amp;gt;\left( X(t_1),\ldots,X(t_n) \right)&amp;lt;/math&amp;gt; 和&amp;lt;math&amp;gt;\left( Y(t_1),\ldots,Y(t_n) \right)&amp;lt;/math&amp;gt;是独立的。&amp;lt;ref name=Lapidoth&amp;gt;Lapidoth, Amos, ''A Foundation in Digital Communication'', Cambridge University Press, 2009.&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====不相关 Uncorrelatedness====&lt;br /&gt;
两个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;\left\{X_t\right\}&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\left\{Y_t\right\}&amp;lt;/math&amp;gt; 称为“不相关的”的，如果它们的互协方差&amp;lt;math&amp;gt;\operatorname{K}_{\mathbf{X}\mathbf{Y}}(t_1,t_2) = \operatorname{E} \left[ \left( X(t_1)- \mu_X(t_1) \right) \left( Y(t_2)- \mu_Y(t_2) \right) \right]&amp;lt;/math&amp;gt;始终为零。&amp;lt;ref name=KunIlPark&amp;gt;Kun Il Park, Fundamentals of Probability and Stochastic Processes with Applications to Communications, Springer, 2018, 978-3-319-68074-3&amp;lt;/ref&amp;gt;最后：&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;\left\{X_t\right\},\left\{Y_t\right\} \text{ uncorrelated} \quad \iff \quad \operatorname{K}_{\mathbf{X}\mathbf{Y}}(t_1,t_2) = 0 \quad \forall t_1,t_2&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====独立意味着不相关 Independence implies uncorrelatedness====&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果两个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;是独立的，那么它们也是不相关的&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====正交性 Orthogonality====&lt;br /&gt;
如果两个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;\left\{X_t\right\}&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\left\{Y_t\right\}&amp;lt;/math&amp;gt;的互相关&amp;lt;math&amp;gt;\operatorname{R}_{\mathbf{X}\mathbf{Y}}(t_1,t_2) = \operatorname{E}[X(t_1) \overline{Y(t_2)}]&amp;lt;/math&amp;gt;一直为0，则称为“正交”，形式为&amp;lt;ref name=KunIlPark/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;\left\{X_t\right\},\left\{Y_t\right\} \text{ orthogonal} \quad \iff \quad \operatorname{R}_{\mathbf{X}\mathbf{Y}}(t_1,t_2) = 0 \quad \forall t_1,t_2&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====斯科罗霍德空间 Skorokhod space====&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
''skorokod space''也写为''Skorohod space''，是所有右连续左极限的函数的数学空间，定义在实数的某个区间上，例如&amp;lt;math&amp;gt;[0,1]&amp;lt;/math&amp;gt;或&amp;lt;math&amp;gt;[0，\infty）&amp;lt;/math&amp;gt;，取实数或度量空间上的值。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page78&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ward Whitt|title=Stochastic-Process Limits: An Introduction to Stochastic-Process Limits and Their Application to Queues|url=https://books.google.com/books?id=LkQOBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PR5|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21748-2|pages=78–79}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page24&amp;quot;&amp;gt;Gusak, Dmytro; Kukush, Alexander; Kulik, Alexey; Mishura, Yuliya; Pilipenko, Andrey (2010). Theory of Stochastic Processes: With Applications to Financial Mathematics and Risk Theory. Springer Science &amp;amp; Business Media. p. 21. ISBN 978-0-387-87862-1., p. 24&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bogachev2007Vol2page53&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Vladimir I. Bogachev|title=Measure Theory (Volume 2)|url=https://books.google.com/books?id=CoSIe7h5mTsC|year=2007|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-34514-5|page=53}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些函数被称为cádLag或cadlag函数，这是基于法语表达式“continue a droite，limiteégauche”的首字母缩略词，因为这些函数是右连续的，具有左极限。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page78&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page4&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=4}}&amp;lt;/ref&amp;gt;由[[Anatoliy Skorokod]]引入的Skorokod函数空间，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bogachev2007Vol2page53&amp;quot;/&amp;gt;通常用字母&amp;lt;math&amp;gt;D&amp;lt;/math&amp;gt;表示，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page78&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page24&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bogachev2007Vol2page53&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page4&amp;quot;/&amp;gt;因此函数空间也被称为空间&amp;lt;math&amp;gt;D&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page78&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page420&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Søren Asmussen|title=Applied Probability and Queues|url=https://books.google.com/books?id=BeYaTxesKy0C|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-00211-8|page=420}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2013page121&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Patrick Billingsley|title=Convergence of Probability Measures|url=https://books.google.com/books?id=6ItqtwaWZZQC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-62596-5|page=121}}&amp;lt;/ref&amp;gt;此函数空间的表示法还可以包括定义所有cádlág函数的间隔，因此，例如，&amp;lt;math&amp;gt;D[0,1]&amp;lt;/math&amp;gt;表示在单位间隔&amp;lt;math&amp;gt;[0，1] &amp;lt;/math&amp;gt;。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page4&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2013page121&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bass2011page34&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Richard F. Bass|title=Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Ll0T7PIkcKMC|year=2011|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-50147-7|page=34}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在随机过程理论中，由于通常假定连续时间随机过程的样本函数属于一个Skorokod空间，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bogachev2007Vol2page53&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page420&amp;quot;/&amp;gt;因此经常使用Skorokod函数空间，对应于Wiener过程的样本函数。但是空间也有间断函数，这意味着随机过程的样本函数具有跳跃性，例如泊松过程（在实数上），同时也是这一领域的成员。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2013page121&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;BinghamKiesel2013page154&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Nicholas H. Bingham|author2=Rüdiger Kiesel|title=Risk-Neutral Valuation: Pricing and Hedging of Financial Derivatives|url=https://books.google.com/books?id=AOIlBQAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-3856-3|page=154}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====规律性 Regularity====&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在随机过程的数学构造中，当讨论和假设随机过程的某些条件以解决可能的构造问题时，使用术语“正则性”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page532&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ&amp;amp;pg|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=532}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Khoshnevisan2006page148to165&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Davar Khoshnevisan|title=Multiparameter Processes: An Introduction to Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=XADpBwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21631-7|pages=148–165}}&amp;lt;/ref&amp;gt;例如，研究具有不可数索引集的随机过程，假设随机过程服从某种正则条件，例如样本函数是连续的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Todorovic2012page22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Petar Todorovic|title=An Introduction to Stochastic Processes and Their Applications|url=https://books.google.com/books?id=XpjqBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PP5|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4613-9742-7|page=22}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page79&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ward Whitt|title=Stochastic-Process Limits: An Introduction to Stochastic-Process Limits and Their Application to Queues|url=https://books.google.com/books?id=LkQOBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PR5|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21748-2|page=79}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==更多示例==&lt;br /&gt;
===马尔可夫过程与链===&lt;br /&gt;
''' 马尔可夫过程 Markov processes '''是一种随机过程，传统上在[[离散时间和连续时间|离散或连续时间]]中，具有马尔可夫特性，即马尔可夫过程的下一个值取决于当前值，但它与随机过程的先前值条件无关。换句话说，给定进程的当前状态，进程在未来的行为与它过去的行为是随机独立的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Serfozo2009page2&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Richard Serfozo|title=Basics of Applied Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=JBBRiuxTN0QC|year=2009|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-89332-5|page=2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rozanov2012page58&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Y.A. Rozanov|title=Markov Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=wGUECAAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4613-8190-7|page=58}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
布朗运动过程和泊松过程（一维）都是马尔可夫过程的例子&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ross1996page235and358&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Sheldon M. Ross|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=ImUPAQAAMAAJ|year=1996|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-12062-9|pages=235, 358}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，整数上的[[随机游走]]和[[赌徒破产]]问题是离散时间中马尔可夫过程的例子。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page373&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|pages=373, 374}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page49&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=49}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
马尔可夫链是一种具有离散状态空间或离散索引集（通常表示时间）的马尔可夫过程，但马尔可夫链的精确定义各不相同&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page7&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=BeYaTxesKy0C|title=Applied Probability and Queues|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-00211-8|page=7|author=Søren Asmussen}}&amp;lt;/ref&amp;gt;例如，通常将马尔可夫链定义为具有可数状态空间的[[连续变量|离散或连续时间]]中的马尔可夫过程（因此不管时间的性质），&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen1999page188&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=0mB2CQAAQBAJ|title=Stochastic Processes|year=2015|publisher=Courier Dover Publications|isbn=978-0-486-79688-8|page=188|author=Emanuel Parzen}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page29&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|title=A First Course in Stochastic Processes|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|pages=29, 30|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977chap6&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|publisher=Springer-Verlag|year=1977|isbn=978-3-540-90275-1|pages=106–121|author=John Lamperti}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ross1996page174and231&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=ImUPAQAAMAAJ|title=Stochastic processes|publisher=Wiley|year=1996|isbn=978-0-471-12062-9|pages=174, 231|author=Sheldon M. Ross}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但通常将马尔可夫链定义为在可数状态空间或连续状态空间中具有离散时间（因此与状态空间无关），&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page7&amp;quot; /&amp;gt;有人认为，现在倾向于使用具有离散时间的马尔可夫链的第一个定义，尽管Joseph Doob和Kai Lai Chung等研究人员使用了第二个定义。&amp;lt;ref name=&amp;quot;MeynTweedie2009&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sean Meyn|author2=Richard L. Tweedie|title=Markov Chains and Stochastic Stability|url=https://books.google.com/books?id=Md7RnYEPkJwC|year=2009|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-73182-9|page=19}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
马尔可夫过程是一类重要的随机过程，在许多领域有着广泛的应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;LatoucheRamaswami1999&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page47&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=47}}&amp;lt;/ref&amp;gt;例如，它们是一种称为[[Markov chain Monte Carlo]]的一般随机模拟方法的基础，该方法用于模拟具有特定概率分布的随机对象，并在贝叶斯统计中得到应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RubinsteinKroese2011page225&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Reuven Y. Rubinstein|author2=Dirk P. Kroese|title=Simulation and the Monte Carlo Method|url=https://books.google.com/books?id=yWcvT80gQK4C|year=2011|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-21052-9|page=225}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GamermanLopes2006&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Dani Gamerman|author2=Hedibert F. Lopes|title=Markov Chain Monte Carlo: Stochastic Simulation for Bayesian Inference, Second Edition|url=https://books.google.com/books?id=yPvECi_L3bwC|year=2006|publisher=CRC Press|isbn=978-1-58488-587-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
马尔可夫特性的概念最初是针对连续和离散时间的随机过程，但它也适用于其它指标集，如&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧氏空间，这导致随机变量的集合被称为马尔可夫随机场。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rozanov2012page61&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Y.A. Rozanov|title=Markov Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=wGUECAAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4613-8190-7|page=61}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|page=27}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bremaud2013page253&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Pierre Bremaud|title=Markov Chains: Gibbs Fields, Monte Carlo Simulation, and Queues|url=https://books.google.com/books?id=jrPVBwAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4757-3124-8|page=253}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===鞅 Martingale===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''鞅 Martingale'''是一个离散时间或连续时间的随机过程，其性质是在给定过程的当前值和所有过去值的情况下，每个未来值的条件期望值等于当前值。在离散时间中，如果此属性适用于下一个值，则它适用于所有未来值。鞅的精确数学定义需要另外两个条件与过滤的数学概念相结合，这与随时间推移增加可用信息的直觉有关。鞅通常被定义为实值，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page65&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=65}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page11&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Williams1991page93&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Williams|title=Probability with Martingales|url=https://books.google.com/books?id=e9saZ0YSi-AC|year=1991|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-40605-5|pages=93, 94}}&amp;lt;/ref&amp;gt; but they can also be complex-valued&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1990page292&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Joseph L. Doob|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=NrsrAAAAYAAJ|year=1990|publisher=Wiley|pages=292, 293}}&amp;lt;/ref&amp;gt;或更一般的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Pisier2016&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Gilles Pisier|title=Martingales in Banach Spaces|url=https://books.google.com/books?id=n3JNDAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2016|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-316-67946-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对称随机游动和Wiener过程（具有零漂移）分别是离散时间和连续时间的鞅的例子。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page65&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page11&amp;quot;/&amp;gt;对于一个[[独立且同分布]]随机变量的[[序列]]&amp;lt;math&amp;gt;X_1, X_2, X_3, \dots&amp;lt;/math&amp;gt;且平均值为零，由连续部分和&amp;lt;math&amp;gt;X_1,X_1+ X_2, X_1+ X_2+X_3, \dots&amp;lt;/math&amp;gt; 构成的随机过程是一个离散时间鞅&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page12&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|pages=12, 13}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，离散时间鞅推广了独立随机变量的部分和的概念。&amp;lt;ref name=&amp;quot;HallHeyde2014page2&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=P. Hall|author2=C. C. Heyde|title=Martingale Limit Theory and Its Application|url=https://books.google.com/books?id=gqriBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR10|year=2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-6322-9|page=2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
通过应用适当的变换，也可以从随机过程中产生鞅'，这就是齐次泊松过程（在实数上）的情形，其结果是一个称为“补偿泊松过程”的鞅。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page11&amp;quot;/&amp;gt;也可以从其他鞅中构建鞅。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page12&amp;quot;/&amp;gt;例如，有基于鞅的鞅Wiener过程，形成连续时间鞅。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page65&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page115&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=115}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
数学上的鞅形式化了公平博弈的概念，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ross1996page295&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Sheldon M. Ross|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=ImUPAQAAMAAJ|year=1996|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-12062-9|page=295}}&amp;lt;/ref&amp;gt;它们最初的开发目的是表明不可能赢得一场公平的比赛。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page11&amp;quot;/&amp;gt;但现在它们被用于许多概率领域，这是研究它们的主要原因之一。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Williams1991page93&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page11&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page96&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|year=2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|pages=96}}&amp;lt;/ref&amp;gt;许多概率问题已经通过在问题中找到鞅并加以研究而得到解决。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page371&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=371}}&amp;lt;/ref&amp;gt;在给定鞅矩的条件下，鞅会收敛，因此经常使用鞅得到收敛结果，这主要是由于[[鞅收敛定理]]s。&amp;lt;ref name=&amp;quot;HallHeyde2014page2&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=22}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GrimmettStirzaker2001page336&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Geoffrey Grimmett|author2=David Stirzaker|title=Probability and Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=G3ig-0M4wSIC|year=2001|publisher=OUP Oxford|isbn=978-0-19-857222-0|page=336}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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鞅在统计学中有许多应用，但有人指出，它的使用和应用并不像它在统计学领域那样广泛，尤其是统计推断。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GlassermanKou2006&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Glasserman|first1=Paul|last2=Kou|first2=Steven|title=A Conversation with Chris Heyde|journal=Statistical Science|volume=21|issue=2|year=2006|pages=292, 293|issn=0883-4237|doi=10.1214/088342306000000088|arxiv=math/0609294|bibcode=2006math......9294G}}&amp;lt;/ref&amp;gt;他们在排队论和棕榈微积分等概率论领域找到了应用&amp;lt;ref name=&amp;quot;BaccelliBremaud2013&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Francois Baccelli|author2=Pierre Bremaud|title=Elements of Queueing Theory: Palm Martingale Calculus and Stochastic Recurrences|url=https://books.google.com/books?id=DH3pCAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR2|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-11657-9}}&amp;lt;/ref&amp;gt;以及其他领域，如经济学。&amp;lt;ref name=&amp;quot;HallHeyde2014pageX&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=P. Hall|author2=C. C. Heyde|title=Martingale Limit Theory and Its Application|url=https://books.google.com/books?id=gqriBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR10|year= 2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-6322-9|page=x}}&amp;lt;/ref&amp;gt; and finance.&amp;lt;ref name=&amp;quot;MusielaRutkowski2006&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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===莱维过程 Lévy process===&lt;br /&gt;
'''莱维过程'''是随机过程的一种类型，可以看作是连续时间中随机游动的推广。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1337&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bertoin1998pageVIII&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Jean Bertoin|title=Lévy Processes|url=https://books.google.com/books?id=ftcsQgMp5cUC&amp;amp;pg=PR8|year=1998|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-64632-1|page=viii}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些过程在金融、流体力学等领域有着广泛的应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1336&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|pages=1336}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook2004page69&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2|page=69}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些过程和过程的独立性被称为平稳过程的主要特征。换句话说，一个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;是一个Lévy过程，如果对非负数&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;，&amp;lt;math&amp;gt;0\leq t_1\leq \dots \leq t_n&amp;lt;/math&amp;gt;，当&amp;lt;math&amp;gt;n-1&amp;lt;/math&amp;gt;递增&lt;br /&gt;
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&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
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X_{t_2}-X_{t_1}, \dots ,  X_{t_{n-1}}-X_{t_n},&lt;br /&gt;
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&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
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它们彼此独立，每个增量的分布只取决于时间的差异。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1337&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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===随机 Random field===&lt;br /&gt;
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随机场是由一个&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间或流形索引的随机变量的集合。一般来说，随机场可以看作是随机过程的一个例子，其中，索引集不一定是实行的子集。&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page7&amp;quot;/&amp;gt;但是有一个约定，当索引具有两个或多个维度时，随机变量的索引集合称为随机字段。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KoralovSinai2007page171&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Leonid Koralov|author2=Yakov G. Sinai|title=Theory of Probability and Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=tlWOphOFRgwC|year=2007|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-68829-7|page=171}}&amp;lt;/ref&amp;gt;如果随机过程的具体定义要求索引集是实数的子集，那么随机场可以看作是随机过程的一个推广。&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook2004page19&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2|page=19}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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===点过程 Point process===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
点过程是随机分布在某些数学空间（如实数、&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间或更抽象的空间）上的点的集合。有时“点过程”一词并不可取，因为历史上“过程”一词表示某个系统在时间上的演变，因此，点过程也被称为“随机点域”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page109&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sung Nok Chiu|author2=Dietrich Stoyan|author3=Wilfrid S. Kendall|author4=Joseph Mecke|title=Stochastic Geometry and Its Applications|url=https://books.google.com/books?id=825NfM6Nc-EC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-65825-3|page=109}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;gt;点过程有不同的解释，这样一个随机计数度量或随机集。&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page108&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sung Nok Chiu|author2=Dietrich Stoyan|author3=Wilfrid S. Kendall|author4=Joseph Mecke|title=Stochastic Geometry and Its Applications|url=https://books.google.com/books?id=825NfM6Nc-EC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-65825-3|page=108}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Haenggi2013page10&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Martin Haenggi|title=Stochastic Geometry for Wireless Networks|url=https://books.google.com/books?id=CLtDhblwWEgC|year=2013|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-01469-5|page=10}}&amp;lt;/ref&amp;gt;一些作者将点过程和随机过程视为两个不同的对象，因此点过程是随机过程产生或与随机过程相关联的随机对象，&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones2006page194&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=D. Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods|url=https://books.google.com/books?id=6Sv4BwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21564-8|page=194}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;CoxIsham1980page3&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.R. Cox|author2=Valerie Isham|title=Point Processes|url=https://books.google.com/books?id=KWF2xY6s3PoC|year=1980|publisher=CRC Press|isbn=978-0-412-21910-8|page=3}}&amp;lt;/ref&amp;gt;尽管已经注意到点过程和随机过程之间的区别并不清楚。&amp;lt;ref name=&amp;quot;CoxIsham1980page3&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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另一些作者认为点过程是一个随机过程，其中过程由一组底层空间（在点过程的上下文中，“状态空间”一词可以指定义点过程的空间，如实数，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992page8&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MollerWaagepetersen2003page7&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Jesper Moller|author2=Rasmus Plenge Waagepetersen|title=Statistical Inference and Simulation for Spatial Point Processes|url=https://books.google.com/books?id=dBNOHvElXZ4C|year=2003|publisher=CRC Press|isbn=978-0-203-49693-0|page=7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;其中与随机过程术语中的指标集相对应的指标集。）其上定义它的地方，如实数或&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-维的欧几里得空间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page31&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=31}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Schmidt2014page99&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Volker Schmidt|title=Stochastic Geometry, Spatial Statistics and Random Fields: Models and Algorithms|url=https://books.google.com/books?id=brsUBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR5|date= 2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-10064-7|page=99}}&amp;lt;/ref&amp;gt;其他随机过程，如更新和计数过程，在点过程理论中进行了研究一、基本理论与方法。&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones200&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=D. Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods|url=https://books.google.com/books?id=6Sv4BwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21564-8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;CoxIsham1980&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.R. Cox|author2=Valerie Isham|title=Point Processes|url=https://books.google.com/books?id=KWF2xY6s3PoC|year=1980|publisher=CRC Press|isbn=978-0-412-21910-8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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==历史 History==&lt;br /&gt;
===早期概率论 Early probability theory===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
概率论起源于机会博弈，它有着悠久的历史，有些游戏在几千年前就已经开始了，&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot;&amp;gt;{{Cite book|title=Markov Chains: From Theory to Implementation and Experimentation|last=Gagniuc|first=Paul A.|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|year=2017|isbn=978-1-119-38755-8|location=US|pages=1–2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;David1955&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=David|first1=F. N.|title=Studies in the History of Probability and Statistics I. Dicing and Gaming (A Note on the History of Probability)|journal=Biometrika|volume=42|issue=1/2|pages=1–15|year=1955|issn=0006-3444|doi=10.2307/2333419|jstor=2333419}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但很少从概率的角度对其进行分析。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Maistrov2014page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=L. E. Maistrov|title=Probability Theory: A Historical Sketch|url=https://books.google.com/books?id=2ZbiBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR9|year=2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-1863-2|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;在概率论上有过书面通信时，1654年通常被认为是概率论的诞生，受[[点数问题|赌博问题].&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Seneta2006page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|last1=Seneta|first1=E.|title=Encyclopedia of Statistical Sciences|chapter=Probability, History of|year=2006|doi=10.1002/0471667196.ess2065.pub2|page=1|isbn=978-0471667193}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Tabak2014page24to26&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Tabak|title=Probability and Statistics: The Science of Uncertainty|url=https://books.google.com/books?id=h3WVqBPHboAC|year=2014|publisher=Infobase Publishing|isbn=978-0-8160-6873-9|pages=24–26}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是早期有关于赌博游戏概率的数学研究，比如[[Gerolamo Cardano]]的“Liber de Ludo Aleae”，16世纪写于16世纪，死后于1663年发表。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bellhouse2005&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Bellhouse|first1=David|title=Decoding Cardano's Liber de Ludo Aleae|journal=Historia Mathematica|volume=32|issue=2|year=2005|pages=180–202|issn=0315-0860|doi=10.1016/j.hm.2004.04.001|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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继Cardano之后，[[雅各布·伯努利]] Jakob Bernoulli（也被称为James Bernoulli或Jacques Bernoulli&amp;lt;ref name=&amp;quot;Hald2005page221&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Anders Hald|title=A History of Probability and Statistics and Their Applications before 1750|url=https://books.google.com/books?id=pOQy6-qnVx8C|year=2005|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-0-471-72517-6|page=221}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）写了[[魔术师Ars conjuctandi]]，在概率论史上被认为是重大事件。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot; /&amp;gt;伯努利的书出版于1713年，也是在他死后出版的，激发了许多数学家研究概率。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Maistrov2014page56&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=L. E. Maistrov|title=Probability Theory: A Historical Sketch|url=https://books.google.com/books?id=2ZbiBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR9|year=2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-1863-2|page=56}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Tabak2014page37&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Tabak|title=Probability and Statistics: The Science of Uncertainty|url=https://books.google.com/books?id=h3WVqBPHboAC|year=2014|publisher=Infobase Publishing|isbn=978-0-8160-6873-9|page=37}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
但尽管一些著名的数学家对概率论做出了贡献，比如[[皮埃尔-西蒙-拉普拉斯]、[[亚伯拉罕-德-莫伊夫]]、[[卡尔-高斯]]、[[西蒙-泊阿松]] Siméon Poisson和[[帕夫努蒂·切比雪夫]] Pafnuty Chebyshev，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Chung1998&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Chung|first1=Kai Lai|title=Probability and Doob|journal=The American Mathematical Monthly|volume=105|issue=1|pages=28–35|year=1998|issn=0002-9890|doi=10.2307/2589523|jstor=2589523}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham2000&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Bingham|first1=N.|title=Studies in the history of probability and statistics XLVI. Measure into probability: from Lebesgue to Kolmogorov|journal=Biometrika|volume=87|issue=1|year=2000|pages=145–156|issn=0006-3444|doi=10.1093/biomet/87.1.145}}&amp;lt;/ref&amp;gt;指导20世纪，大多数数学界人士（一个显著的例外是俄罗斯的圣彼得堡学派，在那里，以切比雪夫为首的数学家研究概率论&amp;lt;ref name=&amp;quot;BenziBenzi2007&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Benzi|first1=Margherita|last2=Benzi|first2=Michele|last3=Seneta|first3=Eugene|title=Francesco Paolo Cantelli. b. 20 December 1875 d. 21 July 1966|journal=International Statistical Review|volume=75|issue=2|year=2007|page=128|issn=0306-7734|doi=10.1111/j.1751-5823.2007.00009.x}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）才认为概率论是数学的一部分。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Chung1998&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;BenziBenzi2007&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1996&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Doob|first1=Joseph L.|title=The Development of Rigor in Mathematical Probability (1900-1950)|journal=The American Mathematical Monthly|volume=103|issue=7|pages=586–595|year=1996|issn=0002-9890|doi=10.2307/2974673|jstor=2974673}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer1976&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Cramer|first1=Harald|title=Half a Century with Probability Theory: Some Personal Recollections|journal=The Annals of Probability|volume=4|issue=4|year=1976|pages=509–546|issn=0091-1798|doi=10.1214/aop/1176996025|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===统计力学 Statistical mechanics===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在物理科学中，科学家们在19世纪发展了[[统计力学]]这门学科，在这个学科中，物理系统，例如装满气体的容器，可以从数学上看作或处理为许多运动粒子的集合。尽管有些科学家试图将随机性纳入统计物理学，比如[[鲁道夫·克劳修斯]]，大部分工作没有或几乎没有随机性。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Truesdell1975page22&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Truesdell|first1=C.|title=Early kinetic theories of gases|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=15|issue=1|year=1975|pages=22–23|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00327232}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brush1967page150&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Brush|first1=Stephen G.|title=Foundations of statistical mechanics 1845?1915|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=4|issue=3|year=1967|pages=150–151|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00412958}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这种情况在1859年发生了变化，当时[[詹姆斯·克拉克·麦克斯韦]] James Clerk Maxwell对该领域做出了重大贡献，更具体地说，是对气体动力学理论的贡献，通过介绍他的工作，他假设气体粒子以随机速度随机方向移动&amp;lt;ref name=&amp;quot;Truesdell1975page31&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Truesdell|first1=C.|title=Early kinetic theories of gases|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=15|issue=1|year=1975|pages=31–32|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00327232}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brush1958&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Brush|first1=S.G.|title=The development of the kinetic theory of gases IV. Maxwell|journal=Annals of Science|volume=14|issue=4|year=1958|pages=243–255|issn=0003-3790|doi=10.1080/00033795800200147}}&amp;lt;/ref&amp;gt;气体动力学理论和统计物理在19世纪后半叶继续发展，主要由克劳修斯，[[路德维希·玻尔兹曼]]和[[约西亚·威拉德·吉布斯]]完成，这项工作后来对[[阿尔伯特·爱因斯坦]]关于[[布朗运动]]的数学模型产生了影响。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brush1968page15&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Brush|first1=Stephen G.|title=A history of random processes|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=5|issue=1|year=1968|pages=15–16|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00328110}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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===测度论与概率论 Measure theory and probability theory===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1900年在巴黎举行的国际数学家大会上，David Hilbert提出了一份[[Hilbert问题|数学问题]]的清单，其中他的第六个问题要求对涉及公理的物理和概率进行数学处理。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham2000&amp;quot;/&amp;gt;大约在20世纪初，数学家发展了测量理论，这是研究数学函数积分的数学分支，其中两位创始人是法国数学家Henri Lebesgue和Émile Borel。1925年，另一位法国数学家Paul Lévy出版了第一本使用测度论思想的概率论书籍。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham2000&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
20世纪20年代，苏联的数学家们对概率论做出了重大贡献，比如Sergei Bernstein，Aleksandr Khinchin，（Khinchin这个名字也用英语写成（或音译成）Khintchine。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1934&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Doob|first1=Joseph|title=Stochastic Processes and Statistics|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|volume=20|issue=6|year=1934|pages=376–379|doi=10.1073/pnas.20.6.376|pmid=16587907|pmc=1076423|bibcode=1934PNAS...20..376D}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）和Andrei Kolmogorov。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer1976&amp;quot;/&amp;gt; Kolmogorov于1984年发表了基于测量理论的数学基础的首次尝试。概率论的概率论。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KendallBatchelor1990page33&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Kendall|first1=D. G.|last2=Batchelor|first2=G. K.|last3=Bingham|first3=N. H.|last4=Hayman|first4=W. K.|last5=Hyland|first5=J. M. E.|last6=Lorentz|first6=G. G.|last7=Moffatt|first7=H. K.|last8=Parry|first8=W.|last9=Razborov|first9=A. A.|last10=Robinson|first10=C. A.|last11=Whittle|first11=P.|title=Andrei Nikolaevich Kolmogorov (1903–1987)|journal=Bulletin of the London Mathematical Society|volume=22|issue=1|year=1990|page=33|issn=0024-6093|doi=10.1112/blms/22.1.31}}&amp;lt;/ref&amp;gt;在20世纪30年代初，Khinchin和Kolmogorov在20世纪30年代初建立了概率研讨会，这些研讨会由研究者参加，如Eugene Slutsky等和Nikolai Smirnov，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vere-Jones2006page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|last1=Vere-Jones|first1=David|title=Encyclopedia of Statistical Sciences|chapter=Khinchin, Aleksandr Yakovlevich|page=1|year=2006|doi=10.1002/0471667196.ess6027.pub2|isbn=978-0471667193}}&amp;lt;/ref&amp;gt;还有Khinchin给出了第一个随机变量的数学定义，把随机过程作为以实数线索引的一组随机变量。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1934&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vere-Jones2006page4&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|last1=Vere-Jones|first1=David|title=Encyclopedia of Statistical Sciences|chapter=Khinchin, Aleksandr Yakovlevich|page=4|year=2006|doi=10.1002/0471667196.ess6027.pub2|isbn=978-0471667193}}&amp;lt;/ref&amp;gt;（Doob在引用Khinchin时，使用了“机会变量”这个词，它曾经是“随机变量”的替代词。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Snell2005&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Snell|first1=J. Laurie|title=Obituary: Joseph Leonard Doob|journal=Journal of Applied Probability|volume=42|issue=1|year=2005|page=251|issn=0021-9002|doi=10.1239/jap/1110381384|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）&lt;br /&gt;
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===现代概率论的诞生 Birth of modern probability theory===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1933年，Andrei Kolmogorov在德国出版了一本关于概率论基础的书，名为“概率计算的基本概念”，后来翻译成英文，1950年出版，作为概率论的基础。这本书的出版现在被广泛认为是现代概率论的诞生，当时概率论和随机过程理论成为数学的一部分。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham2000&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer1976&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
在Kolmogorov的书出版后，钦钦和科尔莫戈洛夫以及其他数学家如Joseph Doob、William Feller、Maurice Fréchet、Paul Lévy、Wolfgang Doeblin等对概率论和随机过程进行了进一步的基础性工作，和Harald Cramér。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham2000&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer1976&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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几十年后，Cramér把20世纪30年代称为“数学概率论的英雄时期”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer1976&amp;quot;/&amp;gt;第二次世界大战极大地中断了概率论的发展，例如，Feller从瑞典迁移到美国。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lindvall1991&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Lindvall|first1=Torgny|title=W. Doeblin, 1915-1940|journal=The Annals of Probability|volume=19|issue=3|year=1991|pages=929–934|issn=0091-1798|doi=10.1214/aop/1176990329|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
[[File:Joseph_Doob.jpg|thumb|right|数学家[[Joseph Doob]]在随机过程理论方面做了早期的工作，做出了基本贡献，尤其是在鞅理论方面。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Getoor2009&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Getoor|first1=Ronald|title=J. L. Doob: Foundations of stochastic processes and probabilistic potential theory|journal=The Annals of Probability|volume=37|issue=5|year=2009|page=1655|issn=0091-1798|doi=10.1214/09-AOP465|arxiv=0909.4213|bibcode=2009arXiv0909.4213G|s2cid=17288507}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Snell2005&amp;quot;/&amp;gt;他的书《随机过程》被认为在概率论领域具有很高的影响力。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham2005&amp;quot;/&amp;gt;]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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===二战后的随机过程 Stochastic processes after World War II===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
第二次世界大战后，概率论和随机过程的研究得到了数学家的更多关注，在概率论和数学的许多领域做出了重大贡献，并开创了新的领域统计学&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer1976&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer2009&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Meyer|first1=Paul-André|title=Stochastic Processes from 1950 to the Present|journal=Electronic Journal for History of Probability and Statistics|volume=5|issue=1|year=2009|pages=1–42}}&amp;lt;/ref&amp;gt;从20世纪40年代开始，[[Kiyosi Itô]]发表了发展[[随机微积分]]领域的论文，它包括基于维纳或布朗运动过程的随机积分和随机[[微分方程]]。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito1998Prize&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|title=Kiyosi Itô receives Kyoto Prize|journal=Notices of the AMS|volume=45|issue=8|year=1998|pages=981–982}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
同样从20世纪40年代开始，随机过程（尤其是鞅）与[[势理论]]的数学领域之间建立了联系，Shizuo Kakutani的早期思想和Joseph Doob后来的工作。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer2009&amp;quot;/&amp;gt;在1950年代[[Gilbert Hunt]]完成了被认为是开创性的进一步工作，把马尔可夫过程和势理论联系起来，这对Lévy过程理论产生了重大影响，并使人们对用Itô开发的方法研究马尔可夫过程产生了更多的兴趣&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter2004&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bertoin1998pageVIIIandIX&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Jean Bertoin|title=Lévy Processes|url=https://books.google.com/books?id=ftcsQgMp5cUC&amp;amp;pg=PR8|year=1998|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-64632-1|page=viii and ix}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page176&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=176}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1953年，Joseph Doob出版了《随机过程 Stochastic processes》一书，这本书对随机过程理论产生了重大影响，并强调了测度理论在概率论中的重要性。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer2009&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham2005&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Bingham|first1=N. H.|title=Doob: a half-century on|journal=Journal of Applied Probability|volume=42|issue=1|year=2005|pages=257–266|issn=0021-9002|doi=10.1239/jap/1110381385|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;Doob还主要发展了鞅理论，后来Paul-André Meyer也作出了重大贡献。早期的研究是由Sergei Bernstein、Paul Lévy和Jean Ville进行的，后者采用了随机过程的鞅项。&amp;lt;ref name=&amp;quot;HallHeyde2014page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=P. Hall|author2=C. C. Heyde|title=Martingale Limit Theory and Its Application|url=https://books.google.com/books?id=gqriBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR10|year=2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-6322-9|pages=1, 2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Dynkin1989&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Dynkin|first1=E. B.|title=Kolmogorov and the Theory of Markov Processes|journal=The Annals of Probability|volume=17|issue=3|year=1989|pages=822–832|issn=0091-1798|doi=10.1214/aop/1176991248|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;鞅理论中的方法已成为解决各种概率问题的常用方法。研究马尔可夫过程的技术和理论发展到鞅上。相反地，从鞅理论中也建立了处理Markov过程的方法。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer2009&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
概率的其他领域也被发展和用于研究随机过程，其中一个主要方法是大偏差理论。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer2009&amp;quot;/&amp;gt; 该理论在统计物理等领域有许多应用，其核心思想至少可以追溯到20世纪30年代。20世纪60年代和70年代后期，苏联的亚历山大·温策尔和美利坚合众国的[[Monroe D.Donsker]]和[[Srinivasa Varadhan]]完成了基础工作，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ellis1995page98&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Ellis|first1=Richard S.|title=An overview of the theory of large deviations and applications to statistical mechanics|journal=Scandinavian Actuarial Journal|volume=1995|issue=1|year=1995|page=98|issn=0346-1238|doi=10.1080/03461238.1995.10413952}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这将使瓦拉丹获得2007年阿贝尔奖。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RaussenSkau2008&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Raussen|first1=Martin|last2=Skau|first2=Christian|title=Interview with Srinivasa Varadhan|journal=Notices of the AMS|volume=55|issue=2|year=2008|pages=238–246}}&amp;lt;/ref&amp;gt;上世纪90年代和2000年代的理论[[施拉姆–Loewner演化]]]&amp;lt;ref name=&amp;quot;HenkelKarevski2012page113&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Malte Henkel|author2=Dragi Karevski|title=Conformal Invariance: an Introduction to Loops, Interfaces and Stochastic Loewner Evolution|url=https://books.google.com/books?id=fnCQWd0GEZ8C&amp;amp;pg=PA113|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-642-27933-1|page=113}}&amp;lt;/ref&amp;gt;和[[粗略路径]]&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page571&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter K. Friz|author2=Nicolas B. Victoir|title=Multidimensional Stochastic Processes as Rough Paths: Theory and Applications|url=https://books.google.com/books?id=CVgwLatxfGsC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48721-4|page=571}}&amp;lt;/ref&amp;gt;被引入和发展来研究概率论中的随机过程和其他数学对象，分别在2008年和2014年分别授予Wendelin Werner&amp;lt;ref name=&amp;quot;Werner2004Fields&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|title=2006 Fields Medals Awarded|journal=Notices of the AMS|volume=53|issue=9|year=2015|pages=1041–1044}}&amp;lt;/ref&amp;gt;和Martin Hairer菲尔兹奖。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Hairer2004Fields&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Quastel|first1=Jeremy|title=The Work of the 2014 Fields Medalists|journal=Notices of the AMS|volume=62|issue=11|year=2015|pages=1341–1344}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程理论仍然是研究的焦点，每年都有关于随机过程的国际会议。&amp;lt;ref name=&amp;quot;BlathImkeller2011&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1336&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==参考文献==&lt;br /&gt;
&amp;lt;references/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==编辑推荐==&lt;br /&gt;
===集智课程===&lt;br /&gt;
====[https://campus.swarma.org/course/3157 熵率（Entropy-Rate）]====&lt;br /&gt;
在本课程中，程帆老师主要介绍了随机过程，熵率，热力学第二定律以及马氏链的函数相关知识。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===集智文章===&lt;br /&gt;
*[https://swarma.org/?p=29330  从用箭头构造矩阵到可表函子]&lt;br /&gt;
*[https://swarma.org/?p=29326  PNAS前沿：系统何时走向崩溃？深度学习算法帮助预警临界点]&lt;br /&gt;
*[https://swarma.org/?p=29128  2021泛太平洋因果推断大会总结]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
----&lt;br /&gt;
本中文词条水流心不竞翻译，[[用户:薄荷|薄荷]]编辑，如有问题，欢迎在讨论页面留言。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
'''本词条内容源自wikipedia及公开资料，遵守 CC3.0协议。'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:随机模型]]&lt;br /&gt;
[[Category:统计数据类型]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E9%9A%8F%E6%9C%BA%E8%BF%87%E7%A8%8B&amp;diff=27966</id>
		<title>随机过程</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E9%9A%8F%E6%9C%BA%E8%BF%87%E7%A8%8B&amp;diff=27966"/>
		<updated>2021-12-19T10:53:05Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：到Introduction的分类&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;{{#seo:&lt;br /&gt;
|keywords=维纳运动,布朗运动,概率论&lt;br /&gt;
|description=被广泛用作以随机方式变化的系统和现象的数学模型&lt;br /&gt;
}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:BMonSphere.jpg|thumb|球体表面维纳或布朗运动过程的计算机模拟实现。维纳过程被广泛认为是概率论中研究最多和中心的随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to47&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page29&amp;quot;/&amp;gt;]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在[[概率论]]及相关领域中，'''随机过程 stochastic process'''（或random process）是一个数学对象，通常被定义为随机变量的集合。给出对一个随机过程的解释，该过程表示某个系统随机的数值随时间的变化，例如细菌种群的增长，电流由于热噪声而波动，或者一个气体分子的运动。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to47&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Joseph L. Doob|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=7Bu8jgEACAAJ|year=1990|publisher=Wiley|pages=46, 47}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen1999&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Emanuel Parzen|title=Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=0mB2CQAAQBAJ|year= 2015|publisher=Courier Dover Publications|isbn=978-0-486-79688-8|pages=7, 8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=q0lo91imeD0C|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;{{Cite book|title=Markov Chains: From Theory to Implementation and Experimentation|last=Gagniuc|first=Paul A.|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|year=2017|isbn=978-1-119-38755-8|location= NJ|pages=1–235}}&amp;lt;/ref&amp;gt;随机过程被广泛用作以随机方式变化的系统和现象的数学模型。它们在许多学科都有应用，比如生物学&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bressloff2014&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Paul C. Bressloff|title=Stochastic Processes in Cell Biology|url=https://books.google.com/books?id=SwZYBAAAQBAJ|year=2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-08488-6}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，[[化学]] &amp;lt;ref name=&amp;quot;Kampen2011&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=N.G. Van Kampen|title=Stochastic Processes in Physics and Chemistry|url=https://books.google.com/books?id=N6II-6HlPxEC|year=2011|publisher=Elsevier|isbn=978-0-08-047536-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 生态学,&amp;lt;ref name=&amp;quot;LandeEngen2003&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Russell Lande|author2=Steinar Engen|author3=Bernt-Erik Sæther|title=Stochastic Population Dynamics in Ecology and Conservation|url=https://books.google.com/books?id=6KClauq8OekC|year=2003|publisher=Oxford University Press|isbn=978-0-19-852525-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 神经科学&amp;lt;ref name=&amp;quot;LaingLord2010&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Carlo Laing|author2=Gabriel J Lord|title=Stochastic Methods in Neuroscience|url=https://books.google.com/books?id=RaYSDAAAQBAJ|year=2010|publisher=OUP Oxford|isbn=978-0-19-923507-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;, 物理学&amp;lt;ref name=&amp;quot;PaulBaschnagel2013&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Wolfgang Paul|author2=Jörg Baschnagel|title=Stochastic Processes: From Physics to Finance|url=https://books.google.com/books?id=OWANAAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-319-00327-6}}&amp;lt;/ref&amp;gt;, 图像处理, 信号处理,&amp;lt;ref name=&amp;quot;Dougherty1999&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Edward R. Dougherty|title=Random processes for image and signal processing|url=https://books.google.com/books?id=ePxDAQAAIAAJ|year=1999|publisher=SPIE Optical Engineering Press|isbn=978-0-8194-2513-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 控制理论, &amp;lt;ref name=&amp;quot;Bertsekas1996&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Dimitri P. Bertsekas|title=Stochastic Optimal Control: The Discrete-Time Case|url=http://www.athenasc.com/socbook.html|year=1996|publisher=Athena Scientific]|isbn=1-886529-03-5}}&amp;lt;/ref&amp;gt;  [[信息论]],&amp;lt;ref name=&amp;quot;CoverThomas2012page71&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Thomas M. Cover|author2=Joy A. Thomas|title=Elements of Information Theory|url=https://books.google.com/books?id=VWq5GG6ycxMC=PT16|year=2012|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-58577-1|page=71}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 计算机科学,&amp;lt;ref name=&amp;quot;Baron2015&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Michael Baron|title=Probability and Statistics for Computer Scientists, Second Edition|url=https://books.google.com/books?id=CwQZCwAAQBAJ|year=2015|publisher=CRC Press|isbn=978-1-4987-6060-7|page=131}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 密码学&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Jonathan Katz|author2=Yehuda Lindell|title=Introduction to Modern Cryptography: Principles and Protocols|url=https://archive.org/details/Introduction_to_Modern_Cryptography|year=2007|publisher=CRC Press|isbn=978-1-58488-586-3|page=[https://archive.org/details/Introduction_to_Modern_Cryptography/page/n44 26]}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 和 电信学.&amp;lt;ref name=&amp;quot;BaccelliBlaszczyszyn2009&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=François Baccelli|author2=Bartlomiej Blaszczyszyn|title=Stochastic Geometry and Wireless Networks|url=https://books.google.com/books?id=H3ZkTN2pYS4C|year=2009|publisher=Now Publishers Inc|isbn=978-1-60198-264-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 此外，金融市场中看似随机的变化促进了随机过程在金融领域的广泛应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2001&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=H06xzeRQgV4C|year=2001|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95016-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MusielaRutkowski2006&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Marek Musiela|author2=Marek Rutkowski|title=Martingale Methods in Financial Modelling|url=https://books.google.com/books?id=iojEts9YAxIC|year= 2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-26653-2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Shreve2004&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Steven E. Shreve|title=Stochastic Calculus for Finance II: Continuous-Time Models|url=https://books.google.com/books?id=O8kD1NwQBsQC|year=2004|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-40101-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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应用和现象研究反过来又启发了新随机过程的提出。这种随机过程的例子包括维纳过程（Wiener process）或布朗运动过程（Brownian motion process，“布朗运动”可以指物理过程，也被称为“布朗运动”，以及随机过程，一个数学对象，但为了避免歧义，本文使用“布朗运动过程”或“维纳过程”来表示后者，其风格类似于，例如，吉赫曼和斯科罗霍德 &amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 或罗森布拉特&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenblatt1962&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Murray Rosenblatt|title=Random Processes|url=https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0|url-access=registration|year=1962|publisher=Oxford University Press}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）使用人路易斯·巴切勒为了研究巴黎证券交易所的价格变化，&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter2004&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|last1=Jarrow|first1=Robert|title=A Festschrift for Herman Rubin|last2=Protter|first2=Philip|chapter=A short history of stochastic integration and mathematical finance: the early years, 1880–1970|year=2004|pages=75–80|issn=0749-2170|doi=10.1214/lnms/1196285381|citeseerx=10.1.1.114.632|series=Institute of Mathematical Statistics Lecture Notes - Monograph Series|isbn=978-0-940600-61-4}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 以及爱尔朗使用的泊松过程来研究某段时间内拨出的电话号码。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker2000&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Stirzaker|first1=David|title=Advice to Hedgehogs, or, Constants Can Vary|journal=The Mathematical Gazette|volume=84|issue=500|year=2000|pages=197–210|issn=0025-5572|doi=10.2307/3621649|jstor=3621649}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这两个随机过程被认为是随机过程理论中最重要和最核心的，&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to47&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen1999&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|page=32}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 并且被巴切勒和爱尔朗先后于不同的环境和国家被多次独立地发现&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter2004&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GuttorpThorarinsdottir2012&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Guttorp|first1=Peter|last2=Thorarinsdottir|first2=Thordis L.|title=What Happened to Discrete Chaos, the Quenouille Process, and the Sharp Markov Property? Some History of Stochastic Point Processes|journal=International Statistical Review|volume=80|issue=2|year=2012|pages=253–268|issn=0306-7734|doi=10.1111/j.1751-5823.2012.00181.x}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
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'''随机函数 Random function'''这个术语也用来指随机或随机过程，&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page21&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|first1=Dmytro|last1=Gusak|first2=Alexander|last2=Kukush|first3=Alexey|last3=Kulik|first4=Yuliya|last4=Mishura|first5=Andrey|last5=Pilipenko|title=Theory of Stochastic Processes: With Applications to Financial Mathematics and Risk Theory|url=https://books.google.com/books?id=8Nzn51YTbX4C|year=2010|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-87862-1|page=21|ref=harv}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page42&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Valeriy Skorokhod|title=Basic Principles and Applications of Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=dQkYMjRK3fYC|year= 2005|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-26312-8|page=42}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 因为随机过程也可以被解释为函数空间中的随机元素。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page24&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Lamperti|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|year=1977|publisher=Springer-Verlag|isbn=978-3-540-90275-1|pages=1–2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;stochastic和random process可以互换使用，通常没有专门的数学空间用于索引随机变量。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page24&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|year=2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|pages=24–25}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChaumontYor2012&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Loïc Chaumont|author2=Marc Yor|title=Exercises in Probability: A Guided Tour from Measure Theory to Random Processes, Via Conditioning|url=https://books.google.com/books?id=1dcqV9mtQloC&amp;amp;pg=PR4|year= 2012|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-60655-5|page=175}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是，当随机变量被整数或实数的一个区间索引时，通常使用这两个术语。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChaumontYor2012&amp;quot; /&amp;gt;如果随机变量被笛卡尔平面或某些高维欧几里得空间索引，那么随机变量的集合通常被称为'''随机场 random field'''。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page7&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Robert J. Adler|author2=Jonathan E. Taylor|title=Random Fields and Geometry|url=https://books.google.com/books?id=R5BGvQ3ejloC|year=2009|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-48116-6|pages=7–8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;随机过程的值并不总是数字，可以是向量或其他数学对象。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
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根据随机过程的数学性质，随机过程可以分为不同的类别，包括随机游走，&amp;lt;ref name=&amp;quot;LawlerLimic2010&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Gregory F. Lawler|author2=Vlada Limic|title=Random Walk: A Modern Introduction|url=https://books.google.com/books?id=UBQdwAZDeOEC|year= 2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48876-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 鞅（概率论）,&amp;lt;ref name=&amp;quot;Williams1991&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Williams|title=Probability with Martingales|url=https://books.google.com/books?id=e9saZ0YSi-AC|year=1991|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-40605-5}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 马尔可夫过程,&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year= 2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt; Lévy过程,&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook2004&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 高斯过程,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author=Mikhail Lifshits|title=Lectures on Gaussian Processes|url=https://books.google.com/books?id=03m2UxI-UYMC|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-642-24939-6}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 随机场，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler2010&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Robert J. Adler|title=The Geometry of Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=ryejJmJAj28C&amp;amp;pg=PA1|year= 2010|publisher=SIAM|isbn=978-0-89871-693-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 更新过程和分支过程&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year= 2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。随机过程的研究使用了概率、微积分、线性代数、集合论的数学知识和技术，以及拓扑学&amp;lt;ref name=&amp;quot;Hajek2015&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Bruce Hajek|title=Random Processes for Engineers|url=https://books.google.com/books?id=Owy0BgAAQBAJ|year=2015|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-316-24124-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;LatoucheRamaswami1999&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=G. Latouche|author2=V. Ramaswami|title=Introduction to Matrix Analytic Methods in Stochastic Modeling|url=https://books.google.com/books?id=Kan2ki8jqzgC|year=1999|publisher=SIAM|isbn=978-0-89871-425-8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones2007&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=David Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume II: General Theory and Structure|url=https://books.google.com/books?id=nPENXKw5kwcC|year= 2007|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21337-8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;和数学分析的分支，如实分析，测量理论，傅立叶分析和泛函分析。随机过程理论是对数学的重要贡献&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|pages=1336–1347}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，不论关于理论还是应用，它都是一个活跃的研究主题。&amp;lt;ref name=&amp;quot;BlathImkeller2011&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Jochen Blath|author2=Peter Imkeller|author3=Sylvie Rœlly|title=Surveys in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=CyK6KAjwdYkC|year=2011|publisher=European Mathematical Society|isbn=978-3-03719-072-2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Talagrand2014&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Michel Talagrand|title=Upper and Lower Bounds for Stochastic Processes: Modern Methods and Classical Problems|url=https://books.google.com/books?id=tfa5BAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2014|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-642-54075-2|pages=4–}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bressloff2014VII&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Paul C. Bressloff|title=Stochastic Processes in Cell Biology|url=https://books.google.com/books?id=SwZYBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-08488-6|pages=vii–ix}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
==简介==&lt;br /&gt;
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随机过程可以被定义为随机变量的集合，这些随机变量由一些数学集合构成索引，这意味着随机过程中的每个随机变量都与集合中的一个元素唯一关联。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen1999&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot;/&amp;gt;用于索引随机变量的集合称为“索引集”。从历史上看，索引集是实数的一些子集，例如自然数，为索引集提供了对时间的解释。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to47&amp;quot;/&amp;gt; 集合中的每个随机变量都取值于相同的数学空间中，称为“状态空间（state space）”。例如，这个状态空间可以是整数、实数或维欧几里德空间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to47&amp;quot;/&amp;gt; '''增量'''是随机过程在两个索引值之间变化的量，通常被解释为两个时间点。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page27&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1337&amp;quot;/&amp;gt;由于随机性，随机过程可以有许多结果，随机过程的单个结果称为其他名称中的一个，“抽样函数”或“实现”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page121b&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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根据牛津英语词典的研究，英语中随机这个词的早期出现和它现在的意思有关的时间，可以追溯到16世纪，而早期记录的用法开始于14世纪，它是一个名词，意思是“浮躁、极速、力量或暴力(在骑马、奔跑、惊人等等)”。这个单词本身来自中世纪法语单词，意思是“速度，匆忙” ，它可能来源于法语动词，意思是“奔跑”或“疾驰”。随机（random）过程这个术语的第一次书面出现早于随机（stochastic）过程，牛津英语词典也把它作为同义词，并在弗朗西斯·埃奇沃思1888年发表的一篇文章中使用。&lt;br /&gt;
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[[File:Wiener_process_3d.png|thumb|right|单个计算机模拟时间0≤t≤2的三维维纳或布朗运动过程的“样本函数”或“实现”。这个随机过程的指标集是非负数，而其状态空间是三维欧几里德空间]]&lt;br /&gt;
===分类===&lt;br /&gt;
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随机过程可以用不同的方法进行分类，例如，根据其状态空间、索引集或随机变量之间的相关性。一种常见的分类方法是通过索引集和状态空间的基数进行分类。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page294&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page26&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=26}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|pages=24, 25}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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当解释为时间时，如果随机过程的指标集有有限个或可数个元素，例如有限的一组数、一组整数或自然数，那么随机过程被称为离散时间&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page482&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page527&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=527}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。如果索引集是实数轴上的某个区间，则时间被称为连续时间。这两类随机过程分别被称为'''离散时间随机过程'''和'''连续时间随机过程'''&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page27&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brémaud2014page120&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenthal2006page177&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Jeffrey S Rosenthal|title=A First Look at Rigorous Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=am1IDQAAQBAJ|year=2006|publisher=World Scientific Publishing Co Inc|isbn=978-981-310-165-4|pages=177–178}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。离散时间随机过程被认为更容易研究，因为连续时间过程需要更先进的数学技术和知识，特别当索引集不可数时。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KloedenPlaten2013page63&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter E. Kloeden|author2=Eckhard Platen|title=Numerical Solution of Stochastic Differential Equations|url=https://books.google.com/books?id=r9r6CAAAQBAJ=PA1|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-12616-5|page=63}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Khoshnevisan2006page153&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Davar Khoshnevisan|title=Multiparameter Processes: An Introduction to Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=XADpBwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21631-7|pages=153–155}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 如果索引集是整数或整数的子集，则随机过程也可以称为'''随机序列 random sequence'''。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page527&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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如果状态空间是整数或自然数，则随机过程称为“离散随机过程”或“整值随机过程”。如果状态空间是实数轴，则随机过程被称为“实值随机过程”或“具有连续状态空间的过程”。如果状态空间是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-维欧几里德空间，则随机过程称为&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-“维向量过程”或&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;—“向量过程”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;florescu214page294&amp;quot;&amp;gt;Ionut Florescu (2014). Probability and Stochastic Processes. John Wiley &amp;amp; Sons. pp. 294, 295. ISBN 978-1-118-59320-2.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page26&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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===词源学===&lt;br /&gt;
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在英语中，“随机”一词最初用作形容词，其定义是“与推测有关”，源于一个希腊语词，意思是“瞄准一个标记，猜测”，而牛津英语词典将1662年作为最早出现的年份。&amp;lt;ref name=&amp;quot;OxfordStochastic&amp;quot;&amp;gt;{Cite OED | random}&amp;lt;/ref&amp;gt;在他关于概率“Ars conquectandi”的著作中，最初于1713年以拉丁文出版，[[雅各布·伯努利 Jakob Bernoulli]]使用了“Ars conquectandi istice”这个短语，这本书已经被翻译成“猜想或随机的艺术”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Sheĭnin2006page5&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=O. B. Sheĭnin|title=Theory of probability and statistics as exemplified in short dictums|url=https://books.google.com/books?id=XqMZAQAAIAAJ|year=2006|publisher=NG Verlag|isbn=978-3-938417-40-9|page=5}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这一短语是[adislaus Bortkiewicz在关于伯努利问题中使用，&amp;lt;ref name=&amp;quot;SheyninStrecker2011page136&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Oscar Sheynin|author2=Heinrich Strecker|title=Alexandr A. Chuprov: Life, Work, Correspondence|url=https://books.google.com/books?id=1EJZqFIGxBIC&amp;amp;pg=PA9|year=2011|publisher=V&amp;amp;R unipress GmbH|isbn=978-3-89971-812-6|page=136}}&amp;lt;/ref&amp;gt;他在1917年用德语写下了“随机”一词。术语“随机过程”最早出现在1934年Joseph Doob的一篇论文中。&amp;lt;ref name=&amp;quot;OxfordStochastic&amp;quot;/&amp;gt; 对于这个术语和一个具体的数学定义，Doob引用了另一篇1934年的论文，其中Aleksandr Khinchin在德语中使用了术语“随机过程”，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1934&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Khintchine1934&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Khintchine|first1=A.|title=Korrelationstheorie der stationeren stochastischen Prozesse|journal=Mathematische Annalen|volume=109|issue=1|year=1934|pages=604–615|issn=0025-5831|doi=10.1007/BF01449156}}&amp;lt;/ref&amp;gt;尽管德语这个词在早些时候就被使用过，例如，Andrei Kolmogorov在1931年就使用过。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kolmogoroff1931page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Kolmogoroff|first1=A.|title=Über die analytischen Methoden in der Wahrscheinlichkeitsrechnung|journal=Mathematische Annalen|volume=104|issue=1|year=1931|page=1|issn=0025-5831|doi=10.1007/BF01457949}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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根据《牛津英语词典》，英语中“random”（随机）一词的最早出现时间可追溯到16世纪，而早期有记载的用法则始于14世纪，意思是“急躁、速度快、力量大或暴力（骑马、跑步、击打等）”。这个词本身来自法语中间的一个词，意思是“速度，匆忙”，它可能是从法语动词“奔跑”或“飞奔”衍生而来。术语“随机过程”的首次书面出现是在“随机过程”之前出现的，牛津英语词典也将其作为同义词出现，并被Francis Edgeworth于1888年发表的一篇文章中使用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;OxfordRandom&amp;quot;&amp;gt;{Cite OED | random}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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===术语===&lt;br /&gt;
随机过程的定义是不同的，&amp;lt;ref name=&amp;quot;FristedtGray2013page580&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Bert E. Fristedt|author2=Lawrence F. Gray|title=A Modern Approach to Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=9xT3BwAAQBAJ&amp;amp;pg=PA716|year= 2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4899-2837-5|page=580}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 但是随机过程传统上被定义为一组随机变量的集合&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page121&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page408&amp;quot;/&amp;gt;。术语“随机（random）过程”和“随机（stochastic）过程”被视为同义词，可以互换使用，而无需精确指定索引集。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page24&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChaumontYor2012&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page7&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker2005page45&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Stirzaker|title=Stochastic Processes and Models|url=https://books.google.com/books?id=0avUelS7e7cC|year=2005|publisher=Oxford University Press|isbn=978-0-19-856814-8|page=45}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenblatt1962page91&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Murray Rosenblatt|title=Random Processes|url=https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0|url-access=registration|year=1962|publisher=Oxford University Press|page=[https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0/page/91 91]}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Gubner2006page383&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John A. Gubner|title=Probability and Random Processes for Electrical and Computer Engineers|url=https://books.google.com/books?id=pa20eZJe4LIC|year=2006|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-45717-0|page=383}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。两个“集合”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker2005page45&amp;quot;/&amp;gt;，或“家庭”使用&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen1999&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page13&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Kiyosi Itō|title=Essentials of Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=pY5_DkvI-CcC&amp;amp;pg=PR4|year=2006|publisher=American Mathematical Soc.|isbn=978-0-8218-3898-3|page=13}}&amp;lt;/ref&amp;gt;术语“参数集”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt; 或“参数空间”&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page7&amp;quot;/&amp;gt; ，而不是“索引集”。&lt;br /&gt;
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术语“随机函数”也用于指随机或随机过程，&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Loeve1978&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=M. Loève|title=Probability Theory II|url=https://books.google.com/books?id=1y229yBbULIC|year=1978|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-90262-3|page=163}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brémaud2014page133&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Pierre Brémaud|title=Fourier Analysis and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dP2JBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-09590-5|page=133}}&amp;lt;/ref&amp;gt;尽管有时它只在随机过程取实值时使用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page13&amp;quot;/&amp;gt;当索引集是数学空间而不是实数时，也使用这个术语，&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page1&amp;quot;&amp;gt; p. 1&amp;lt;/ref&amp;gt;，而术语“随机过程”和“随机过程”通常在指数集被解释为时间时使用，&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bass2011page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Richard F. Bass|title=Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Ll0T7PIkcKMC|year=2011|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-50147-7|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;和其他术语，例如当索引集是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-维欧几里德空间&amp;lt;math&amp;gt;\mathbb{R}^n&amp;lt;/math&amp;gt;或流形。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page7&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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===符号===&lt;br /&gt;
随机过程可以用&amp;lt;math&amp;gt;\{X(t)\}_{t\in T} &amp;lt;/math&amp;gt;，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brémaud2014page120&amp;quot;/&amp;gt; &amp;lt;math&amp;gt;\{X_t\}_{t\in T} &amp;lt;/math&amp;gt;,&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page408&amp;quot;/&amp;gt; &amp;lt;math&amp;gt;\{X_t\}&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page3&amp;quot;&amp;gt;,{{cite book|author=John Lamperti|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|year=1977|publisher=Springer-Verlag|isbn=978-3-540-90275-1|page=3}}&amp;lt;/ref&amp;gt;或简单地称为&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;或&amp;lt;math&amp;gt;X（t）&amp;lt;/math&amp;gt;，尽管&amp;lt;math&amp;gt;X（t）&amp;lt;/math&amp;gt;被视为函数表示法滥用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page55&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=55}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 例如， &amp;lt;math&amp;gt;X(t)&amp;lt;/math&amp;gt; 或 &amp;lt;math&amp;gt;X_t&amp;lt;/math&amp;gt;引用具有索引&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;的随机变量，而不是整个随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page3&amp;quot;/&amp;gt;如果索引集是&amp;lt;math&amp;gt;T=[0,\infty)&amp;lt;/math&amp;gt;，然后，我们可以写，例如，&amp;lt;math&amp;gt;(X_t , t \geq 0)&amp;lt;/math&amp;gt;来表示随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChaumontYor2012&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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==示例==&lt;br /&gt;
===伯努利过程 Bernoulli process===&lt;br /&gt;
最简单的随机过程之一是伯努利过程，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page293&amp;quot;/&amp;gt;它是独立且相同分布随机变量的序列，其中每个随机变量取1或0，比如概率&amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt;的值为1，概率&amp;lt;math&amp;gt;1-p&amp;lt;/math&amp;gt;为零。这个过程可以与反复翻动硬币有关，其中获得头部的概率为&amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt;，其值为1，而尾部的值为零。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page301&amp;quot;&amp;gt;{{cite book| first= Ionut |last= Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=301}}&amp;lt;/ref&amp;gt;换句话说，伯努利过程是一系列独立且同分布的伯努利随机变量，&amp;lt;ref name=&amp;quot;BertsekasTsitsiklis2002page273&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Dimitri P. Bertsekas|author2=John N. Tsitsiklis|title=Introduction to Probability|url=https://books.google.com/books?id=bcHaAAAAMAAJ|year=2002|publisher=Athena Scientific|isbn=978-1-886529-40-3|page=273}}&amp;lt;/ref&amp;gt;每一次抛硬币都是[[伯努利试验]]的一个例子。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ibe2013page11&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Oliver C. Ibe|title=Elements of Random Walk and Diffusion Processes|url=https://books.google.com/books?id=DUqaAAAAQBAJ&amp;amp;pg=PT10|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-61793-9|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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===随机游走 Random walk===&lt;br /&gt;
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随机游走是随机过程，通常定义为欧几里德空间中独立同分布的随机变量随机变量或随机向量的和，因此它们是离散时间变化的过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klenke2013page347&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Achim Klenke|title=Probability Theory: A Comprehensive Course|url=https://books.google.com/books?id=aqURswEACAAJ|year=2013|publisher=Springer|isbn=978-1-4471-5362-7|pages=347}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;LawlerLimic2010page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Gregory F. Lawler|author2=Vlada Limic|title=Random Walk: A Modern Introduction|url=https://books.google.com/books?id=UBQdwAZDeOEC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48876-1|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page136&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|date= 2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|page=136}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page383&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=383}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Durrett2010page277&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Rick Durrett|title=Probability: Theory and Examples|url=https://books.google.com/books?id=evbGTPhuvSoC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-49113-6|page=277}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是有些人也使用这个术语来指代连续时间变化的过程，&amp;lt;ref name=“Weiss2006page1”&amp;gt;{cite book | last1=Weiss | first1=George H.| title=Statistical Sciences | chapter=Random Walks | year=2006 | doi=10.1002/0471667196.ess2180.pub2 | page=1 | isbn=978-0471667193}}&amp;lt;/ref&amp;gt;尤其是金融中使用的维纳过程，这导致了一些混乱，导致其受到批评。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Spanos1999page454&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Aris Spanos|title=Probability Theory and Statistical Inference: Econometric Modeling with Observational Data|url=https://books.google.com/books?id=G0_HxBubGAwC|year=1999|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-42408-0|page=454}}&amp;lt;/ref&amp;gt;还有其他各种类型的随机游动，它们的状态空间可以是其他数学对象，例如格和群，一般来说，它们都是高度研究的，在不同的学科中有许多应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Weiss2006page1&amp;quot;&amp;gt;Weiss, George H. (2006). &amp;quot;Random Walks&amp;quot;. Encyclopedia of Statistical Sciences. p. 1. doi:10.1002/0471667196.ess2180.pub2. ISBN 978-0471667193.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page81&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=81}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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随机游走的一个经典例子被称为“简单随机游动”，它是一个离散时间的随机过程，以整数为状态空间，它基于伯努利过程，其中每个贝努利变量取正值或负值。换言之，简单随机游走发生在整数上，例如其值随概率&amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt;增加1，，或随着概率&amp;lt;math&amp;gt;1-p&amp;lt;/math&amp;gt;而减小1，因此这种随机游动的指标集是自然数，而其状态空间是整数。如果&amp;lt;math&amp;gt;p=0.5&amp;lt;/math&amp;gt;，这种随机游动称为对称随机游动。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Gut2012page88&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Allan Gut|title=Probability: A Graduate Course|url=https://books.google.com/books?id=XDFA-n_M5hMC|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4614-4708-5|page=88}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GrimmettStirzaker2001page71&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Geoffrey Grimmett|author2=David Stirzaker|title=Probability and Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=G3ig-0M4wSIC|year=2001|publisher=OUP Oxford|isbn=978-0-19-857222-0|page=71}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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===维纳过程 Wiener process===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
维纳过程是一个随机过程，具有平稳的独立的增量并且基于增量的大小是正态分布的.&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page56&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=56}}&amp;lt;/ref&amp;gt;维纳过程是以Norbert Wiener命名的，他证明了它的数学存在性，但是这个过程也被称为布朗运动过程或仅仅是布朗运动，因为它是液体中[[布朗运动]]的模型。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brush1968page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Brush|first1=Stephen G.|title=A history of random processes|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=5|issue=1|year=1968|pages=1–2|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00328110}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1338&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|pages=1338}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1338&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page21&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C&amp;amp;pg=PR2|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=21}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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[[File:维纳过程.png|thumb|left|实现维纳Wiener过程（或布朗运动过程），具有漂移（&amp;lt;font color=blue&amp;gt;蓝色&amp;lt;/font&amp;gt;）且不漂移（&amp;lt;font color=red&amp;gt;红色&amp;lt;/font&amp;gt;）。]]&lt;br /&gt;
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''' Wiener process维纳过程'''在概率论中起着中心作用，通常被认为是最重要和研究的随机过程，并与其他随机过程联系在一起&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to47&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page29&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=29}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page471&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=471}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page21&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|pages=21, 22}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014pageVIII&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=VIII}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RevuzYor2013pageIX&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Daniel Revuz|author2=Marc Yor|title=Continuous Martingales and Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=OYbnCAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-06400-9|page=IX}}&amp;lt;/ref&amp;gt;其索引集和状态空间分别是非负数和实数，因此它既有连续索引集又有状态空间&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenthal2006page186&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Jeffrey S Rosenthal|title=A First Look at Rigorous Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=am1IDQAAQBAJ|year=2006|publisher=World Scientific Publishing Co Inc|isbn=978-981-310-165-4|page=186}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是过程可以定义得更广泛，这样它的状态空间可以是维欧几里德空间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page81&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page21&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|page=33}}&amp;lt;/ref&amp;gt;如果任何增量的[[平均值]]为零，则所得到的维纳或布朗运动过程称为零漂移。如果任意两个时间点的增量的平均值等于时间差乘以某个常数&amp;lt;math&amp;gt;\mu&amp;lt;/math&amp;gt;，即实数，由此产生的随机过程被称为'''漂移'''。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page118&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=118}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MörtersPeres2010page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page78&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=78}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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几乎可以肯定，维纳过程的样本路径处处连续，但无处可微。它可以看作是简单随机游走的一个连续版本。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1337&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|page=1337}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MörtersPeres2010page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter Mörters|author2=Yuval Peres|title=Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=e-TbA-dSrzYC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48657-6|pages=1, 3}}&amp;lt;/ref&amp;gt;当其他随机过程（如某些随机游动重新缩放）的数学极限时，该过程出现，&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page61&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=61}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Shreve2004page93&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Steven E. Shreve|title=Stochastic Calculus for Finance II: Continuous-Time Models|url=https://books.google.com/books?id=O8kD1NwQBsQC|year=2004|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-40101-0|page=93}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这是[[Donsker定理]]或不变性原理的主题，也被称为'''函数中心极限定理'''。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page225and260&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|year=2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|pages=225, 260}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page70&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=70}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MörtersPeres2010page131&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter Mörters|author2=Yuval Peres|title=Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=e-TbA-dSrzYC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48657-6|page=131}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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维纳过程是一些重要的随机过程家族的成员，包括马尔可夫过程，Lévy过程和高斯过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1337&amp;quot;/&amp;gt;该过程也有许多应用，是随机微积分中使用的主要随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;它在数量金融中起着核心作用，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1341&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|page=1341}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page340&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=340}}&amp;lt;/ref&amp;gt;在Black-Scholes-Merton模型中使用它。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page124&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=124}}&amp;lt;/ref&amp;gt;该过程也被用于不同的领域，包括大多数自然科学以及社会科学的一些分支，作为各种随机现象的数学模型。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page29&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page47&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=47}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Wiersema2008page2&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ubbo F. Wiersema|title=Brownian Motion Calculus|url=https://books.google.com/books?id=0h-n0WWuD9cC|year=2008|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-0-470-02171-2|page=2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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===泊松过程 Poisson process===&lt;br /&gt;
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泊松过程是一个随机过程，有不同的形式和定义。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Tijms2003page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Henk C. Tijms|title=A First Course in Stochastic Models|url=https://books.google.com/books?id=eBeNngEACAAJ|year=2003|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-49881-0|pages=1, 2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones2006chap2&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=D. Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods|url=https://books.google.com/books?id=6Sv4BwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21564-8|pages=19–36}}&amp;lt;/ref&amp;gt;它可以定义为一个计数过程，它是一个随机过程，表示某个时间点或事件的随机数量。在从零到某个给定时间区间内的过程点的数目是一个泊松随机变量，它取决于该时间和某个参数。该过程以自然数为状态空间，非负数为索引集。此过程也称为泊松计数过程，因为它可以被解释为计数过程的一个示例。&amp;lt;ref name=&amp;quot;tijms2303page1&amp;quot;&amp;gt;Henk C. Tijms (2003). A First Course in Stochastic Models. Wiley. pp. 1, 2. ISBN 978-0-471-49881-0.&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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如果一个泊松过程是用一个正常数定义的，那么这个过程称为齐次泊松过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Tijms2003page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PinskyKarlin2011&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Mark A. Pinsky|author2=Samuel Karlin|title=An Introduction to Stochastic Modeling|url=https://books.google.com/books?id=PqUmjp7k1kEC|year=2011|publisher=Academic Press|isbn=978-0-12-381416-6|page=241}}&amp;lt;/ref&amp;gt;齐次泊松过程是随机过程的一个重要类，如马尔可夫过程和Lévy过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1337&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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齐次泊松过程可以用不同的方法定义和推广。它的指标集可以定义为实数，这个随机过程也被称为平稳泊松过程&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992page38&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=38}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones2006page19&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=D. Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods|url=https://books.google.com/books?id=6Sv4BwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21564-8|page=19}}&amp;lt;/ref&amp;gt;如果泊松过程的参数常数被某个非负可积函数的&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;代替，则得到的过程称为非齐次或非齐次Poisson过程，其中过程点的平均密度不再是常数。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992page22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=22}}&amp;lt;/ref&amp;gt;作为排队论中的一个基本过程，泊松过程是数学模型的一个重要过程，在这里，它找到了在特定时间窗口中随机发生的事件模型的应用程序。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page118&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|pages=118, 119}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kleinrock1976page61&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Leonard Kleinrock|title=Queueing Systems: Theory|url=https://archive.org/details/queueingsystems00klei|url-access=registration|year=1976|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-49110-1|page=[https://archive.org/details/queueingsystems00klei/page/61 61]}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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在实数上定义的泊松过程可以解释为一个随机过程，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1337&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenblatt1962page94&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Murray Rosenblatt|title=Random Processes|url=https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0|url-access=registration|year=1962|publisher=Oxford University Press|page=[https://archive.org/details/randomprocesses00rose_0/page/94 94]}}&amp;lt;/ref&amp;gt;等随机变量对象。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Haenggi2013page10and18&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Martin Haenggi|title=Stochastic Geometry for Wireless Networks|url=https://books.google.com/books?id=CLtDhblwWEgC|year=2013|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-01469-5|pages=10, 18}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page41and108&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sung Nok Chiu|author2=Dietrich Stoyan|author3=Wilfrid S. Kendall|author4=Joseph Mecke|title=Stochastic Geometry and Its Applications|url=https://books.google.com/books?id=825NfM6Nc-EC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-65825-3|pages=41, 108}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是它可以定义在&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间或其他数学空间上，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992page11&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;其中它通常被解释为随机集或随机计数度量，而不是随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Haenggi2013page10and18&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page41and108&amp;quot;/&amp;gt;在此设置中，是泊松过程，也称为泊松点过程，是概率论中最重要的研究对象之一，无论是应用还是理论原因。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Stirzaker2000&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Streit2010page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Roy L. Streit|title=Poisson Point Processes: Imaging, Tracking, and Sensing|url=https://books.google.com/books?id=KAWmFYUJ5zsC&amp;amp;pg=PA11|year=2010|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4419-6923-1|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但有人指出，Poisson过程并没有得到应有的重视，部分原因是它经常被认为只是在实数上，而不是在其他数学空间中。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Streit2010page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992pagev&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=v}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==定义==&lt;br /&gt;
===随机过程 Stochastic process===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程被定义为在一个公共概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega, \mathcal{F}, P)&amp;lt;/math&amp;gt;上定义的随机变量集合，其中&amp;lt;math&amp;gt;\Omega&amp;lt;/math&amp;gt; 是[[样本空间]]，&amp;lt;math&amp;gt;\mathcal{F}&amp;lt;/math&amp;gt;是一个&amp;lt;math&amp;gt;\sigma&amp;lt;/math&amp;gt;-代数，&amp;lt;math&amp;gt;P&amp;lt;/math&amp;gt;是概率测度；而随机变量，由某个集合&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;索引，所有值都取同一个数学空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;，对于某些&amp;lt;math&amp;gt;\sigma&amp;lt;/math&amp;gt;-代数&amp;lt;math&amp;gt;\sigma&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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换言之，对于给定的概率空间&amp;lt;math&amp;gt;（\Omega，\mathcal{F}，P）&amp;lt;/math&amp;gt;和可测空间&amp;lt;math&amp;gt;（S，Sigma）&amp;lt;/math&amp;gt;，随机过程是一个值为&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;的随机变量的集合，可以写成：&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page293&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=293}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
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\{X(t):t\in T \}.&lt;br /&gt;
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历史上，在许多自然科学问题中，一个点&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt; 具有时间的意义，因此，&amp;lt;math&amp;gt;X(t)&amp;lt;/math&amp;gt;表示是一个在时间&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;的随机变量。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page528&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ&amp;amp;pg|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=528}}&amp;lt;/ref&amp;gt;随机过程也可以写成&amp;lt;math&amp;gt;\{X（t，omega）：t\ in t\}&amp;lt;/math&amp;gt;来反映它实际上是两个变量的函数，&amp;lt;math&amp;gt;t\in t&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\omega\in\omega&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;LindgrenRootzen2013page11&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Georg Lindgren|author2=Holger Rootzen|author3=Maria Sandsten|title=Stationary Stochastic Processes for Scientists and Engineers|url=https://books.google.com/books?id=FYJFAQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR1|year=2013|publisher=CRC Press|isbn=978-1-4665-8618-5|pages=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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还有其他方法可以考虑随机过程，上面的定义被认为是传统的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page121&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|pages=121, 122}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page408&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Søren Asmussen|title=Applied Probability and Queues|url=https://books.google.com/books?id=BeYaTxesKy0C|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-00211-8|page=408}}&amp;lt;/ref&amp;gt;例如，一个随机过程可以解释或定义为一个&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;值的随机变量，其中&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;是所有可能的&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;-值函数的空间T&amp;lt;/math&amp;gt;从集合&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;到空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page24&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page121&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===索引集 Index set===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
集合&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;称为“索引集”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen1999&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page294&amp;quot;/&amp;gt;或“参数集”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page93&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Valeriy Skorokhod|title=Basic Principles and Applications of Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=dQkYMjRK3fYC|year=2005|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-26312-8|pages=93, 94}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。通常，这个集合是实数的一个子集，例如自然数或一个区间，使集合&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;能够解释时间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to47&amp;quot;/&amp;gt;除了这些集合，索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;可以是其他线性有序集或更一般的数学集，&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to47&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page482&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Patrick Billingsley|title=Probability and Measure|url=https://books.google.com/books?id=QyXqOXyxEeIC|year=2008|publisher=Wiley India Pvt. Limited|isbn=978-81-265-1771-8|page=482}}&amp;lt;/ref&amp;gt;例如笛卡尔平面&amp;lt;math&amp;gt;R^2&amp;lt;/math&amp;gt;或&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里得空间，其中t中的元素可以表示空间中的一个点。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page27&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=27}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|page=25}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但一般情况下，当索引集有序时，随机过程可以得到更多的结果和定理。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page104&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Valeriy Skorokhod|title=Basic Principles and Applications of Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=dQkYMjRK3fYC|year=2005|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-26312-8|page=104}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===状态空间 State space ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程的数学空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;称为其“状态空间”。这个数学空间可以用整数、实数、&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里得空间、复杂平面或更抽象的数学空间来定义。状态空间是用反映随机过程可以采用的不同值的元素来定义的进程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;doob1953stochasticP46to47&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page294&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|pages=294, 295}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brémaud2014page120&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Pierre Brémaud|title=Fourier Analysis and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dP2JBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-09590-5|page=120}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===样本函数 Sample function===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''样本函数'''是随机过程的单个结果，因此，它是由随机过程中每个随机变量的一个可能值构成的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page296&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|page=296}}&amp;lt;/ref&amp;gt;更准确地说，如果&amp;lt;math&amp;gt;\{X（t，omega）：t\in t\}&amp;lt;/math&amp;gt;是一个随机过程，那么对于任何点&amp;lt;math&amp;gt;\omega\in\omega&amp;lt;/math&amp;gt;，映射&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
X(\cdot,\omega): T \rightarrow S,&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
称为样本函数，称为“实现”，或者，特别是当&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;被解释为时间时，随机过程的“样本路径”&amp;lt;math&amp;gt;\{X（T，omega）：T\in T\}&amp;lt;/math&amp;gt;。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page121b&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA1|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|pages=121–124}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这意味着对于一个固定的&amp;lt;math&amp;gt;\omega\in\omega&amp;lt;/math&amp;gt;，存在一个将索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;映射到状态空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt; 的示例函数的其他名称随机过程包括“轨迹”、“路径函数”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page493&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Patrick Billingsley|title=Probability and Measure|url=https://books.google.com/books?id=QyXqOXyxEeIC|year=2008|publisher=Wiley India Pvt. Limited|isbn=978-81-265-1771-8|page=493}}&amp;lt;/ref&amp;gt;或“路径”.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Øksendal2003page10&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Bernt Øksendal|title=Stochastic Differential Equations: An Introduction with Applications|url=https://books.google.com/books?id=VgQDWyihxKYC|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-04758-2|page=10}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===增量 Increment===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程的增量是同一随机过程的两个随机变量之间的差值。对于一个指数集可以解释为时间的随机过程，增量是随机过程在某个时间段内的变化量。例如，如果&amp;lt;math&amp;gt;\{X（t）：t\in t\}&amp;lt;/math&amp;gt; 是具有状态空间的随机过程&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;且索引集&amp;lt;math&amp;gt;T=[0,\infty)&amp;lt;/math&amp;gt;中的任意两个非负数&amp;lt;math&amp;gt;t_1\in [0,\infty)&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;t_2\in [0,\infty)&amp;lt;/math&amp;gt;且&amp;lt;math&amp;gt;t_1\leq t_2&amp;lt;/math&amp;gt;，差异&amp;lt;math&amp;gt;X{tu 2}-X{t_1}&amp;lt;/math&amp;gt;是一个称为增量的&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;值随机变量。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page27&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1337&amp;quot;/&amp;gt;当对增量感兴趣时，通常状态空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;是实数或自然数，但它可以是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间或更抽象的空间，如[[巴拿赫空间]] Banach spaces。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1337&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===进一步定义===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====定律====&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于定义在概率空间&amp;lt;math&amp;gt;（\Omega，\mathcal{F}，P）&amp;lt;/math&amp;gt;上的随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X\colon\Omega\rightarrow S^T&amp;lt;/math&amp;gt;，随机过程X&amp;lt;/math&amp;gt;的定律被定义为'''前推度量 Pushforward measure'''：&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\mu=P\circ X^{-1},&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中&amp;lt;math&amp;gt;P&amp;lt;/math&amp;gt;是一个概率度量，符号&amp;lt;math&amp;gt;\circ&amp;lt;/math&amp;gt;表示函数组合，&amp;lt;math&amp;gt;X^{-1}&amp;lt;/math&amp;gt;是可测量函数的前映像，或者等价地，&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;值随机变量&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;，其中&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;是&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;中所有可能的&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;值函数的空间，所以随机过程的规律就是一个概率测度。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page24&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page121&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page571&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Resnick2013page40&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Sidney I. Resnick|title=Adventures in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=VQrpBwAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-0387-2|pages=40–41}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于&amp;lt;math&amp;gt;S^T&amp;lt;/math&amp;gt;的可测子集&amp;lt;math&amp;gt;B&amp;lt;/math&amp;gt;，预图像&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;给出&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
X^{-1}(B)=\{\omega\in \Omega: X(\omega)\in B \},&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所以a&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;定律可以写成：&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Lamperti|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|year=1977|publisher=Springer-Verlag|isbn=978-3-540-90275-1|pages=1–2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\mu(B)=P(\{\omega\in \Omega: X(\omega)\in B \}).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程或随机变量的规律也被称为“概率定律 probability law”，“概率分布 probability distribution”，或“分布”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page528&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page571&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page23&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ward Whitt|title=Stochastic-Process Limits: An Introduction to Stochastic-Process Limits and Their Application to Queues|url=https://books.google.com/books?id=LkQOBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PR5|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21748-2|page=23}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook2004page4&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2|page=4}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RevuzYor2013page10&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Daniel Revuz|author2=Marc Yor|title=Continuous Martingales and Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=OYbnCAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-06400-9|page=10}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====有限维概率分布 Finite-dimensional probability distributions====&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;，其“有限维分布”定义为：&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\mu_{t_1,\dots,t_n} =P\circ (X({t_1}),\dots, X({t_n}))^{-1},&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这项措施&amp;lt;math&amp;gt;\mu_{t_1,..,t_n}&amp;lt;/math&amp;gt;是随机向量的联合分布 &amp;lt;math&amp;gt;(X({t_1}),\dots, X({t_n}))&amp;lt;/math&amp;gt;；它可以被视为法律的“投影”&amp;lt;math&amp;gt;\mu&amp;lt;/math&amp;gt;到一个有限子集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page24&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page123&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA356|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|pages=123}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
 &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;级[[笛卡尔幂]]&amp;lt;math&amp;gt;S^n=S\times\dots \times S&amp;lt;/math&amp;gt;的任何可测子集&amp;lt;math&amp;gt;C&amp;lt;/math&amp;gt;，&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;的有限维分布可以写成：&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\mu_{t_1,\dots,t_n}(C) =P \Big(\big\{\omega\in \Omega: \big( X_{t_1}(\omega), \dots, X_{t_n}(\omega) \big) \in C \big\} \Big).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程的有限维分布满足两个称为一致性条件的数学条件。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rosenthal2006page177&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====稳定性 Stationarity====&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
“稳定性”是当随机过程的所有随机变量都是相同分布时随机过程所具有的数学性质。换言之，如果&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;是一个平稳随机过程，那么对于任何&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;，随机变量&amp;lt;math&amp;gt;X_t&amp;lt;/math&amp;gt;具有相同的分布，这意味着对于任何一组&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;索引集值&amp;lt;math&amp;gt;t_1,\dots, t_n&amp;lt;/math&amp;gt;而言，对应的&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;随机变量&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
X_{t_1}, \dots X_{t_n},&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
它们都有相同的[[概率分布]]。平稳随机过程的指标集通常被解释为时间，因此可以是整数或实数。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page6&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Lamperti|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|year=1977|publisher=Springer-Verlag|isbn=978-3-540-90275-1|pages=6 and 7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page4&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif I. Gikhman |author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C&amp;amp;pg=PR2|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=4}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 但对于点过程和随机场也存在平稳性的概念，其中指标集不被解释为时间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page6&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler2010page14&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Robert J. Adler|title=The Geometry of Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=ryejJmJAj28C&amp;amp;pg=PA263|year=2010|publisher=SIAM|isbn=978-0-89871-693-1|pages=14, 15}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page112&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sung Nok Chiu|author2=Dietrich Stoyan|author3=Wilfrid S. Kendall|author4=Joseph Mecke|title=Stochastic Geometry and Its Applications|url=https://books.google.com/books?id=825NfM6Nc-EC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-65825-3|page=112}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
当指标集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;可以解释为时间时，如果随机过程的有限维分布在时间平移下是不变的，则称其为平稳过程。这种随机过程可以用来描述处于稳态的物理系统，但是仍然会经历随机波动。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page6&amp;quot;/&amp;gt;平稳性背后的直觉是，随着时间的推移，平稳随机过程的分布保持不变。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1990page94&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Joseph L. Doob|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=NrsrAAAAYAAJ|year=1990|publisher=Wiley|pages=94–96}}&amp;lt;/ref&amp;gt;只有当随机变量相同分布时，一系列随机变量才会形成平稳随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page6&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
具有上述平稳性定义的随机过程有时被称为严格平稳的，但也有其他形式的平稳性。一个例子是当离散时间或连续时间随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;被称为广义平稳时，那么这个过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;，有一个有限的第二时刻对于所有&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;和两个随机变量的协方差 &amp;lt;math&amp;gt;X_t&amp;lt;/math&amp;gt; 和 &amp;lt;math&amp;gt;X_{t+h}&amp;lt;/math&amp;gt; 只取决于在&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;时的数值&amp;lt;math&amp;gt;h&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1990page94&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page298&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|pages=298, 299}}&amp;lt;/ref&amp;gt; [[Aleksandr Khinchin | Khinchin]]介绍了“广义平稳性”的相关概念，其他名称包括“协方差平稳性”或“广义平稳性”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page298&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page8&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C&amp;amp;pg=PR2|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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====过滤 Filtration====&lt;br /&gt;
过滤是定义在某个概率空间中的sigma代数的递增序列和具有某种[[总阶]]关系的索引集，例如在索引集是实数的某个子集的情况下。更为正式的是，如果随机过程有一个指数集总排序的随机过程，则如果随机过程有一个指数集的总序为总序，那么在概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega, \mathcal{F}, P)&amp;lt;/math&amp;gt;上的过滤&amp;lt;math&amp;gt;\{\mathcal{F}_t\}_{t\in T} &amp;lt;/math&amp;gt; 是一个sigma代数族，使得&amp;lt;math&amp;gt;  \mathcal{F}_s \subseteq \mathcal{F}_t \subseteq  \mathcal{F} &amp;lt;/math&amp;gt;对所有&amp;lt;math&amp;gt;s \leq t&amp;lt;/math&amp;gt;，其中&amp;lt;math&amp;gt;t, s\in T&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\leq&amp;lt;/math&amp;gt;表示指标集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;的总阶&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page294&amp;quot;/&amp;gt;通过过滤的概念，可以研究&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;中随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X_t&amp;lt;/math&amp;gt;所包含的信息量，这可以解释为时间&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page294&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Williams1991page93&amp;quot;/&amp;gt;过滤背后的直觉是，随着时间的流逝，关于&amp;lt;math&amp;gt;t&amp;lt;/math&amp;gt;的更多信息是已知的或可用的，这些信息可以在&amp;lt;math&amp;gt;\mathcal{F}t&amp;lt;/math&amp;gt;中获得，使&amp;lt;math&amp;gt;\Omega&amp;lt;/math&amp;gt;的分区越来越细。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|pages=22–23}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MörtersPeres2010page37&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter Mörters|author2=Yuval Peres|title=Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=e-TbA-dSrzYC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48657-6|page=37}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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====修正 Modification====&lt;br /&gt;
随机过程的“修正”是另一个随机过程，它与原始随机过程密切相关。更确切地说，一个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;，与另一个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt; 具有相同的索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;、集空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;和概率空间&amp;lt;math&amp;gt;（\Omega，{\cal F}，P）&amp;lt;/math&amp;gt;具有相同的索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;、集空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;和概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega,{\cal F},P)&amp;lt;/math&amp;gt;，被称为&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;的修改，如果对所有&amp;lt;math&amp;gt;t\in T&amp;lt;/math&amp;gt;有&lt;br /&gt;
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P(X_t=Y_t)=1 ,&lt;br /&gt;
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持有。两个相互修正的随机过程具有相同的有限维法则&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page130&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=L. C. G. Rogers|author2=David Williams|title=Diffusions, Markov Processes, and Martingales: Volume 1, Foundations|url=https://books.google.com/books?id=W0ydAgAAQBAJ&amp;amp;pg=PA356|year=2000|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-71749-7|page=130}}&amp;lt;/ref&amp;gt;它们被称为“随机等价”或“等价物”&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page530&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ&amp;amp;pg|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=530}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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除了修改，还使用了“版本”一词，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler2010page14&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page48&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=48}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Øksendal2003page14&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Bernt Øksendal|title=Stochastic Differential Equations: An Introduction with Applications|url=https://books.google.com/books?id=VgQDWyihxKYC|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-04758-2|page=14}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page472&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|pages=472}}&amp;lt;/ref&amp;gt;然而，当两个随机过程具有相同的有限维分布，但它们可能定义在不同的概率空间上，因此两个过程是相互修改的，在后一种意义上，它们也是彼此的版本，但不是相反。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RevuzYor2013page18&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Daniel Revuz|author2=Marc Yor|title=Continuous Martingales and Brownian Motion|url=https://books.google.com/books?id=OYbnCAAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-06400-9|pages=18–19}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page571&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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如果一个连续时间的实值随机过程在其增量上满足一定的矩条件，则[[Kolmogorov连续性定理]]指出，该过程存在一个修正，其具有概率为1的连续样本路径，因此随机过程有一个连续的修改或版本&amp;lt;ref name=&amp;quot;Øksendal2003page14&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page472&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook2004page20&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2|page=20}}&amp;lt;/ref&amp;gt;该定理也可以推广到随机域，因此索引集是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-维欧几里德空间&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kunita1997page31&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Hiroshi Kunita|title=Stochastic Flows and Stochastic Differential Equations|url=https://books.google.com/books?id=_S1RiCosqbMC|year=1997|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-59925-2|page=31}}&amp;lt;/ref&amp;gt;以及以[[度量空间]]为状态空间的随机过程。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|year=2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|page=35}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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====难以区分 Indistinguishable====&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
两个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;定义在同一概率空间&amp;lt;math&amp;gt;（\Omega，\mathcal{F}，P）&amp;lt;/math&amp;gt;上，具有相同的索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;和集空间&amp;lt;math&amp;gt;S&amp;lt;/math&amp;gt;上的两个随机过程如果&lt;br /&gt;
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P(X_t=Y_t   \text{ for all }  t\in T )=1 ,&lt;br /&gt;
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成立，则称为“难以区分的”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page571&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;RogersWilliams2000page130&amp;quot;/&amp;gt;如果两个&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;是相互修改的，几乎肯定是连续的，那么&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;是无法区分的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;JeanblancYor2009page11&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Monique Jeanblanc|author2=Marc Yor|author3=Marc Chesney|title=Mathematical Methods for Financial Markets|url=https://books.google.com/books?id=ZhbROxoQ-ZMC|year=2009|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-85233-376-8|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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====可分性 Separability====&lt;br /&gt;
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“可分性”是随机过程的一种性质，它基于与概率测度有关的指标集。假设随机过程或具有不可数指标集的随机场的泛函可以形成随机变量。对于一个随机过程是可分离的，除了其他条件外，它的指标集必须是一个[[可分离空间]]，{efn |术语“可分离”在这里出现了两次，有两种不同的含义，第一种含义来自概率，第二种含义来自拓扑和分析。对于一个随机过程是可分的（概率意义上），它的指标集必须是一个可分空间（在拓扑或分析意义上），除了其他条件。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page93&amp;quot;/&amp;gt;}}，这意味着索引集有一个稠密的可数子集。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler2010page14&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page32&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Kiyosi Itō|title=Essentials of Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=pY5_DkvI-CcC&amp;amp;pg=PR4|year=2006|publisher=American Mathematical Soc.|isbn=978-0-8218-3898-3|pages=32–33}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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更精确地说，具有概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega,{\cal F},P)&amp;lt;/math&amp;gt;的实值连续时间随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;是可分离的，如果它的指数集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;有一个稠密的可数子集&amp;lt;math&amp;gt;\Omega_0 \subset \Omega&amp;lt;/math&amp;gt;，因此&amp;lt;&amp;lt;math&amp;gt;P(\Omega_0)=0&amp;lt;/math&amp;gt;，这样对于每个开集&amp;lt;math&amp;gt;G\subset T&amp;lt;/math&amp;gt;和每个闭集&amp;lt;math&amp;gt;F\subset \textstyle R =(-\infty,\infty) &amp;lt;/math&amp;gt;，&amp;lt;math&amp;gt;\{ X_t \in F \text{ for all }  t \in G\cap U\}&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\{ X_t \in F \text{ for all }  t \in G\}&amp;lt;/math&amp;gt;这两个事件最多在&amp;lt;math&amp;gt;\Omega_0&amp;lt;/math&amp;gt;的一个子集上不同。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page150&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Iosif Ilyich Gikhman|author2=Anatoly Vladimirovich Skorokhod|title=Introduction to the Theory of Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=yJyLzG7N7r8C&amp;amp;pg=PR2|year=1969|publisher=Courier Corporation|isbn=978-0-486-69387-3|page=150}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Todorovic2012page19&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Petar Todorovic|title=An Introduction to Stochastic Processes and Their Applications|url=https://books.google.com/books?id=XpjqBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PP5|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4613-9742-7|pages=19–20}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Molchanov2005page340&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ilya Molchanov|title=Theory of Random Sets|url=https://books.google.com/books?id=kWEwk1UL42AC|year=2005|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-85233-892-3|page=340}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
可分离性的定义（连续时间实值随机过程的可分性定义可以用其他方式表述。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page526&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Patrick Billingsley|title=Probability and Measure|url=https://books.google.com/books?id=QyXqOXyxEeIC|year=2008|publisher=Wiley India Pvt. Limited|isbn=978-81-265-1771-8|pages=526–527}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page535&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ&amp;amp;pg|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=535}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）也可以为其他索引集和状态空间而声明，&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page22&amp;quot;&amp;gt;Gusak, Dmytro; Kukush, Alexander; Kulik, Alexey; Mishura, Yuliya; Pilipenko, Andrey (2010). Theory of Stochastic Processes: With Applications to Financial Mathematics and Risk Theory. Springer Science &amp;amp; Business Media. p. 21. ISBN 978-0-387-87862-1.&amp;lt;/ref&amp;gt;例如在随机场的情况下，索引集和状态空间可以是&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page7&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Adler2010page14&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
随机过程可分性的概念是由[[Joseph Doob]]，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page32&amp;quot;/&amp;gt;提出的。可分性的基本思想是使指标集的可数点集决定随机过程的性质，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2008page526&amp;quot;/&amp;gt;因此离散时间随机过程总是可分离的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1990page56&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Joseph L. Doob|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=NrsrAAAAYAAJ|year=1990|publisher=Wiley|pages=56}}&amp;lt;/ref&amp;gt;Doob的一个定理，有时被称为Doob的可分性定理，表示任何实值连续时间随机过程都有一个可分离的修改。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito2006page32&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Todorovic2012page19&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Khoshnevisan2006page155&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Davar Khoshnevisan|title=Multiparameter Processes: An Introduction to Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=XADpBwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21631-7|page=155}}&amp;lt;/ref&amp;gt;对于具有索引集和状态空间而不是实数的更一般的随机过程，也存在该定理的版本。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Skorokhod2005page93&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====独立性 Independence====&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
两个在相同的概率空间&amp;lt;math&amp;gt;(\Omega,\mathcal{F},P)&amp;lt;/math&amp;gt;上定义，具有相同索引集&amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;的随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;被称为“相互独立”，如果对于所有&amp;lt;math&amp;gt;n \in \mathbb{N}&amp;lt;/math&amp;gt;，以及每个特定的&amp;lt;math&amp;gt;t_1,\ldots,t_n \in T&amp;lt;/math&amp;gt;，随机向量&amp;lt;math&amp;gt;\left( X(t_1),\ldots,X(t_n) \right)&amp;lt;/math&amp;gt; 和&amp;lt;math&amp;gt;\left( Y(t_1),\ldots,Y(t_n) \right)&amp;lt;/math&amp;gt;是独立的。&amp;lt;ref name=Lapidoth&amp;gt;Lapidoth, Amos, ''A Foundation in Digital Communication'', Cambridge University Press, 2009.&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====不相关 Uncorrelatedness====&lt;br /&gt;
两个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;\left\{X_t\right\}&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\left\{Y_t\right\}&amp;lt;/math&amp;gt; 称为“不相关的”的，如果它们的互协方差&amp;lt;math&amp;gt;\operatorname{K}_{\mathbf{X}\mathbf{Y}}(t_1,t_2) = \operatorname{E} \left[ \left( X(t_1)- \mu_X(t_1) \right) \left( Y(t_2)- \mu_Y(t_2) \right) \right]&amp;lt;/math&amp;gt;始终为零。&amp;lt;ref name=KunIlPark&amp;gt;Kun Il Park, Fundamentals of Probability and Stochastic Processes with Applications to Communications, Springer, 2018, 978-3-319-68074-3&amp;lt;/ref&amp;gt;最后：&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;\left\{X_t\right\},\left\{Y_t\right\} \text{ uncorrelated} \quad \iff \quad \operatorname{K}_{\mathbf{X}\mathbf{Y}}(t_1,t_2) = 0 \quad \forall t_1,t_2&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====独立意味着不相关 Independence implies uncorrelatedness====&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果两个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;Y&amp;lt;/math&amp;gt;是独立的，那么它们也是不相关的&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====正交性 Orthogonality====&lt;br /&gt;
如果两个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;\left\{X_t\right\}&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;\left\{Y_t\right\}&amp;lt;/math&amp;gt;的互相关&amp;lt;math&amp;gt;\operatorname{R}_{\mathbf{X}\mathbf{Y}}(t_1,t_2) = \operatorname{E}[X(t_1) \overline{Y(t_2)}]&amp;lt;/math&amp;gt;一直为0，则称为“正交”，形式为&amp;lt;ref name=KunIlPark/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;\left\{X_t\right\},\left\{Y_t\right\} \text{ orthogonal} \quad \iff \quad \operatorname{R}_{\mathbf{X}\mathbf{Y}}(t_1,t_2) = 0 \quad \forall t_1,t_2&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====斯科罗霍德空间 Skorokhod space====&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
''skorokod space''也写为''Skorohod space''，是所有右连续左极限的函数的数学空间，定义在实数的某个区间上，例如&amp;lt;math&amp;gt;[0,1]&amp;lt;/math&amp;gt;或&amp;lt;math&amp;gt;[0，\infty）&amp;lt;/math&amp;gt;，取实数或度量空间上的值。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page78&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ward Whitt|title=Stochastic-Process Limits: An Introduction to Stochastic-Process Limits and Their Application to Queues|url=https://books.google.com/books?id=LkQOBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PR5|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21748-2|pages=78–79}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page24&amp;quot;&amp;gt;Gusak, Dmytro; Kukush, Alexander; Kulik, Alexey; Mishura, Yuliya; Pilipenko, Andrey (2010). Theory of Stochastic Processes: With Applications to Financial Mathematics and Risk Theory. Springer Science &amp;amp; Business Media. p. 21. ISBN 978-0-387-87862-1., p. 24&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bogachev2007Vol2page53&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Vladimir I. Bogachev|title=Measure Theory (Volume 2)|url=https://books.google.com/books?id=CoSIe7h5mTsC|year=2007|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-34514-5|page=53}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些函数被称为cádLag或cadlag函数，这是基于法语表达式“continue a droite，limiteégauche”的首字母缩略词，因为这些函数是右连续的，具有左极限。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page78&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page4&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=4}}&amp;lt;/ref&amp;gt;由[[Anatoliy Skorokod]]引入的Skorokod函数空间，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bogachev2007Vol2page53&amp;quot;/&amp;gt;通常用字母&amp;lt;math&amp;gt;D&amp;lt;/math&amp;gt;表示，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page78&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GusakKukush2010page24&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bogachev2007Vol2page53&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page4&amp;quot;/&amp;gt;因此函数空间也被称为空间&amp;lt;math&amp;gt;D&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page78&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page420&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Søren Asmussen|title=Applied Probability and Queues|url=https://books.google.com/books?id=BeYaTxesKy0C|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-00211-8|page=420}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2013page121&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Patrick Billingsley|title=Convergence of Probability Measures|url=https://books.google.com/books?id=6ItqtwaWZZQC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-62596-5|page=121}}&amp;lt;/ref&amp;gt;此函数空间的表示法还可以包括定义所有cádlág函数的间隔，因此，例如，&amp;lt;math&amp;gt;D[0,1]&amp;lt;/math&amp;gt;表示在单位间隔&amp;lt;math&amp;gt;[0，1] &amp;lt;/math&amp;gt;。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page4&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2013page121&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bass2011page34&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Richard F. Bass|title=Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Ll0T7PIkcKMC|year=2011|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-50147-7|page=34}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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在随机过程理论中，由于通常假定连续时间随机过程的样本函数属于一个Skorokod空间，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bogachev2007Vol2page53&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page420&amp;quot;/&amp;gt;因此经常使用Skorokod函数空间，对应于Wiener过程的样本函数。但是空间也有间断函数，这意味着随机过程的样本函数具有跳跃性，例如泊松过程（在实数上），同时也是这一领域的成员。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Billingsley2013page121&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;BinghamKiesel2013page154&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Nicholas H. Bingham|author2=Rüdiger Kiesel|title=Risk-Neutral Valuation: Pricing and Hedging of Financial Derivatives|url=https://books.google.com/books?id=AOIlBQAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-3856-3|page=154}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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====规律性 Regularity====&lt;br /&gt;
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在随机过程的数学构造中，当讨论和假设随机过程的某些条件以解决可能的构造问题时，使用术语“正则性”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Borovkov2013page532&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Alexander A. Borovkov|title=Probability Theory|url=https://books.google.com/books?id=hRk_AAAAQBAJ&amp;amp;pg|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4471-5201-9|page=532}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Khoshnevisan2006page148to165&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Davar Khoshnevisan|title=Multiparameter Processes: An Introduction to Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=XADpBwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21631-7|pages=148–165}}&amp;lt;/ref&amp;gt;例如，研究具有不可数索引集的随机过程，假设随机过程服从某种正则条件，例如样本函数是连续的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Todorovic2012page22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Petar Todorovic|title=An Introduction to Stochastic Processes and Their Applications|url=https://books.google.com/books?id=XpjqBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PP5|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4613-9742-7|page=22}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Whitt2006page79&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ward Whitt|title=Stochastic-Process Limits: An Introduction to Stochastic-Process Limits and Their Application to Queues|url=https://books.google.com/books?id=LkQOBwAAQBAJ&amp;amp;pg=PR5|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21748-2|page=79}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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==更多示例==&lt;br /&gt;
===马尔可夫过程与链===&lt;br /&gt;
''' 马尔可夫过程 Markov processes '''是一种随机过程，传统上在[[离散时间和连续时间|离散或连续时间]]中，具有马尔可夫特性，即马尔可夫过程的下一个值取决于当前值，但它与随机过程的先前值条件无关。换句话说，给定进程的当前状态，进程在未来的行为与它过去的行为是随机独立的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Serfozo2009page2&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Richard Serfozo|title=Basics of Applied Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=JBBRiuxTN0QC|year=2009|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-89332-5|page=2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rozanov2012page58&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Y.A. Rozanov|title=Markov Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=wGUECAAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4613-8190-7|page=58}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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布朗运动过程和泊松过程（一维）都是马尔可夫过程的例子&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ross1996page235and358&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Sheldon M. Ross|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=ImUPAQAAMAAJ|year=1996|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-12062-9|pages=235, 358}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，整数上的[[随机游走]]和[[赌徒破产]]问题是离散时间中马尔可夫过程的例子。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Florescu2014page373&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Ionut Florescu|title=Probability and Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=Z5xEBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR22|year=2014|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-59320-2|pages=373, 374}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page49&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=49}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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马尔可夫链是一种具有离散状态空间或离散索引集（通常表示时间）的马尔可夫过程，但马尔可夫链的精确定义各不相同&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page7&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=BeYaTxesKy0C|title=Applied Probability and Queues|year=2003|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-00211-8|page=7|author=Søren Asmussen}}&amp;lt;/ref&amp;gt;例如，通常将马尔可夫链定义为具有可数状态空间的[[连续变量|离散或连续时间]]中的马尔可夫过程（因此不管时间的性质），&amp;lt;ref name=&amp;quot;Parzen1999page188&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=0mB2CQAAQBAJ|title=Stochastic Processes|year=2015|publisher=Courier Dover Publications|isbn=978-0-486-79688-8|page=188|author=Emanuel Parzen}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page29&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|title=A First Course in Stochastic Processes|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|pages=29, 30|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977chap6&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=Pd4cvgAACAAJ|title=Stochastic processes: a survey of the mathematical theory|publisher=Springer-Verlag|year=1977|isbn=978-3-540-90275-1|pages=106–121|author=John Lamperti}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ross1996page174and231&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=ImUPAQAAMAAJ|title=Stochastic processes|publisher=Wiley|year=1996|isbn=978-0-471-12062-9|pages=174, 231|author=Sheldon M. Ross}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但通常将马尔可夫链定义为在可数状态空间或连续状态空间中具有离散时间（因此与状态空间无关），&amp;lt;ref name=&amp;quot;Asmussen2003page7&amp;quot; /&amp;gt;有人认为，现在倾向于使用具有离散时间的马尔可夫链的第一个定义，尽管Joseph Doob和Kai Lai Chung等研究人员使用了第二个定义。&amp;lt;ref name=&amp;quot;MeynTweedie2009&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sean Meyn|author2=Richard L. Tweedie|title=Markov Chains and Stochastic Stability|url=https://books.google.com/books?id=Md7RnYEPkJwC|year=2009|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-73182-9|page=19}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
马尔可夫过程是一类重要的随机过程，在许多领域有着广泛的应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;LatoucheRamaswami1999&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page47&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=47}}&amp;lt;/ref&amp;gt;例如，它们是一种称为[[Markov chain Monte Carlo]]的一般随机模拟方法的基础，该方法用于模拟具有特定概率分布的随机对象，并在贝叶斯统计中得到应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RubinsteinKroese2011page225&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Reuven Y. Rubinstein|author2=Dirk P. Kroese|title=Simulation and the Monte Carlo Method|url=https://books.google.com/books?id=yWcvT80gQK4C|year=2011|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-21052-9|page=225}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GamermanLopes2006&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Dani Gamerman|author2=Hedibert F. Lopes|title=Markov Chain Monte Carlo: Stochastic Simulation for Bayesian Inference, Second Edition|url=https://books.google.com/books?id=yPvECi_L3bwC|year=2006|publisher=CRC Press|isbn=978-1-58488-587-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
马尔可夫特性的概念最初是针对连续和离散时间的随机过程，但它也适用于其它指标集，如&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧氏空间，这导致随机变量的集合被称为马尔可夫随机场。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rozanov2012page61&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Y.A. Rozanov|title=Markov Random Fields|url=https://books.google.com/books?id=wGUECAAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4613-8190-7|page=61}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author1=Donald L. Snyder|author2=Michael I. Miller|title=Random Point Processes in Time and Space|url=https://books.google.com/books?id=c_3UBwAAQBAJ|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4612-3166-0|page=27}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bremaud2013page253&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Pierre Bremaud|title=Markov Chains: Gibbs Fields, Monte Carlo Simulation, and Queues|url=https://books.google.com/books?id=jrPVBwAAQBAJ|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4757-3124-8|page=253}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
===鞅 Martingale===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''鞅 Martingale'''是一个离散时间或连续时间的随机过程，其性质是在给定过程的当前值和所有过去值的情况下，每个未来值的条件期望值等于当前值。在离散时间中，如果此属性适用于下一个值，则它适用于所有未来值。鞅的精确数学定义需要另外两个条件与过滤的数学概念相结合，这与随时间推移增加可用信息的直觉有关。鞅通常被定义为实值，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page65&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Fima C. Klebaner|title=Introduction to Stochastic Calculus with Applications|url=https://books.google.com/books?id=JYzW0uqQxB0C|year=2005|publisher=Imperial College Press|isbn=978-1-86094-555-7|page=65}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page11&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Ioannis Karatzas|author2=Steven Shreve|title=Brownian Motion and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=w0SgBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PT5|year=1991|publisher=Springer|isbn=978-1-4612-0949-2|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Williams1991page93&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Williams|title=Probability with Martingales|url=https://books.google.com/books?id=e9saZ0YSi-AC|year=1991|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-40605-5|pages=93, 94}}&amp;lt;/ref&amp;gt; but they can also be complex-valued&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1990page292&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Joseph L. Doob|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=NrsrAAAAYAAJ|year=1990|publisher=Wiley|pages=292, 293}}&amp;lt;/ref&amp;gt;或更一般的。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Pisier2016&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Gilles Pisier|title=Martingales in Banach Spaces|url=https://books.google.com/books?id=n3JNDAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2016|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-316-67946-3}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对称随机游动和Wiener过程（具有零漂移）分别是离散时间和连续时间的鞅的例子。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page65&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page11&amp;quot;/&amp;gt;对于一个[[独立且同分布]]随机变量的[[序列]]&amp;lt;math&amp;gt;X_1, X_2, X_3, \dots&amp;lt;/math&amp;gt;且平均值为零，由连续部分和&amp;lt;math&amp;gt;X_1,X_1+ X_2, X_1+ X_2+X_3, \dots&amp;lt;/math&amp;gt; 构成的随机过程是一个离散时间鞅&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page12&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|pages=12, 13}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，离散时间鞅推广了独立随机变量的部分和的概念。&amp;lt;ref name=&amp;quot;HallHeyde2014page2&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=P. Hall|author2=C. C. Heyde|title=Martingale Limit Theory and Its Application|url=https://books.google.com/books?id=gqriBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR10|year=2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-6322-9|page=2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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通过应用适当的变换，也可以从随机过程中产生鞅'，这就是齐次泊松过程（在实数上）的情形，其结果是一个称为“补偿泊松过程”的鞅。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KaratzasShreve2014page11&amp;quot;/&amp;gt;也可以从其他鞅中构建鞅。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page12&amp;quot;/&amp;gt;例如，有基于鞅的鞅Wiener过程，形成连续时间鞅。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Klebaner2005page65&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page115&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=115}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
数学上的鞅形式化了公平博弈的概念，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ross1996page295&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Sheldon M. Ross|title=Stochastic processes|url=https://books.google.com/books?id=ImUPAQAAMAAJ|year=1996|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-12062-9|page=295}}&amp;lt;/ref&amp;gt;它们最初的开发目的是表明不可能赢得一场公平的比赛。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page11&amp;quot;/&amp;gt;但现在它们被用于许多概率领域，这是研究它们的主要原因之一。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Williams1991page93&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page11&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=11}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kallenberg2002page96&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Olav Kallenberg|title=Foundations of Modern Probability|url=https://books.google.com/books?id=L6fhXh13OyMC|year=2002|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-95313-7|pages=96}}&amp;lt;/ref&amp;gt;许多概率问题已经通过在问题中找到鞅并加以研究而得到解决。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page371&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=371}}&amp;lt;/ref&amp;gt;在给定鞅矩的条件下，鞅会收敛，因此经常使用鞅得到收敛结果，这主要是由于[[鞅收敛定理]]s。&amp;lt;ref name=&amp;quot;HallHeyde2014page2&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page22&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=22}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;GrimmettStirzaker2001page336&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Geoffrey Grimmett|author2=David Stirzaker|title=Probability and Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=G3ig-0M4wSIC|year=2001|publisher=OUP Oxford|isbn=978-0-19-857222-0|page=336}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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鞅在统计学中有许多应用，但有人指出，它的使用和应用并不像它在统计学领域那样广泛，尤其是统计推断。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GlassermanKou2006&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Glasserman|first1=Paul|last2=Kou|first2=Steven|title=A Conversation with Chris Heyde|journal=Statistical Science|volume=21|issue=2|year=2006|pages=292, 293|issn=0883-4237|doi=10.1214/088342306000000088|arxiv=math/0609294|bibcode=2006math......9294G}}&amp;lt;/ref&amp;gt;他们在排队论和棕榈微积分等概率论领域找到了应用&amp;lt;ref name=&amp;quot;BaccelliBremaud2013&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Francois Baccelli|author2=Pierre Bremaud|title=Elements of Queueing Theory: Palm Martingale Calculus and Stochastic Recurrences|url=https://books.google.com/books?id=DH3pCAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR2|year=2013|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-662-11657-9}}&amp;lt;/ref&amp;gt;以及其他领域，如经济学。&amp;lt;ref name=&amp;quot;HallHeyde2014pageX&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=P. Hall|author2=C. C. Heyde|title=Martingale Limit Theory and Its Application|url=https://books.google.com/books?id=gqriBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR10|year= 2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-6322-9|page=x}}&amp;lt;/ref&amp;gt; and finance.&amp;lt;ref name=&amp;quot;MusielaRutkowski2006&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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===莱维过程 Lévy process===&lt;br /&gt;
'''莱维过程'''是随机过程的一种类型，可以看作是连续时间中随机游动的推广。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1337&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bertoin1998pageVIII&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Jean Bertoin|title=Lévy Processes|url=https://books.google.com/books?id=ftcsQgMp5cUC&amp;amp;pg=PR8|year=1998|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-64632-1|page=viii}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些过程在金融、流体力学等领域有着广泛的应用。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1336&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Applebaum|first1=David|title=Lévy processes: From probability to finance and quantum groups|journal=Notices of the AMS|volume=51|issue=11|year=2004|pages=1336}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook2004page69&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2|page=69}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些过程和过程的独立性被称为平稳过程的主要特征。换句话说，一个随机过程&amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt;是一个Lévy过程，如果对非负数&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;，&amp;lt;math&amp;gt;0\leq t_1\leq \dots \leq t_n&amp;lt;/math&amp;gt;，当&amp;lt;math&amp;gt;n-1&amp;lt;/math&amp;gt;递增&lt;br /&gt;
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&amp;lt;center&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
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X_{t_2}-X_{t_1}, \dots ,  X_{t_{n-1}}-X_{t_n},&lt;br /&gt;
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&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
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它们彼此独立，每个增量的分布只取决于时间的差异。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1337&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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===随机 Random field===&lt;br /&gt;
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随机场是由一个&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间或流形索引的随机变量的集合。一般来说，随机场可以看作是随机过程的一个例子，其中，索引集不一定是实行的子集。&amp;lt;ref name=&amp;quot;AdlerTaylor2009page7&amp;quot;/&amp;gt;但是有一个约定，当索引具有两个或多个维度时，随机变量的索引集合称为随机字段。&amp;lt;ref name=&amp;quot;GikhmanSkorokhod1969page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lamperti1977page1&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;KoralovSinai2007page171&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Leonid Koralov|author2=Yakov G. Sinai|title=Theory of Probability and Random Processes|url=https://books.google.com/books?id=tlWOphOFRgwC|year=2007|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-540-68829-7|page=171}}&amp;lt;/ref&amp;gt;如果随机过程的具体定义要求索引集是实数的子集，那么随机场可以看作是随机过程的一个推广。&amp;lt;ref name=&amp;quot;ApplebaumBook2004page19&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=David Applebaum|title=Lévy Processes and Stochastic Calculus|url=https://books.google.com/books?id=q7eDUjdJxIkC|year=2004|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-83263-2|page=19}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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===点过程 Point process===&lt;br /&gt;
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点过程是随机分布在某些数学空间（如实数、&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;维欧几里德空间或更抽象的空间）上的点的集合。有时“点过程”一词并不可取，因为历史上“过程”一词表示某个系统在时间上的演变，因此，点过程也被称为“随机点域”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page109&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sung Nok Chiu|author2=Dietrich Stoyan|author3=Wilfrid S. Kendall|author4=Joseph Mecke|title=Stochastic Geometry and Its Applications|url=https://books.google.com/books?id=825NfM6Nc-EC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-65825-3|page=109}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;gt;点过程有不同的解释，这样一个随机计数度量或随机集。&amp;lt;ref name=&amp;quot;ChiuStoyan2013page108&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Sung Nok Chiu|author2=Dietrich Stoyan|author3=Wilfrid S. Kendall|author4=Joseph Mecke|title=Stochastic Geometry and Its Applications|url=https://books.google.com/books?id=825NfM6Nc-EC|year=2013|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-1-118-65825-3|page=108}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Haenggi2013page10&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Martin Haenggi|title=Stochastic Geometry for Wireless Networks|url=https://books.google.com/books?id=CLtDhblwWEgC|year=2013|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-107-01469-5|page=10}}&amp;lt;/ref&amp;gt;一些作者将点过程和随机过程视为两个不同的对象，因此点过程是随机过程产生或与随机过程相关联的随机对象，&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones2006page194&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=D. Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods|url=https://books.google.com/books?id=6Sv4BwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21564-8|page=194}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;CoxIsham1980page3&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.R. Cox|author2=Valerie Isham|title=Point Processes|url=https://books.google.com/books?id=KWF2xY6s3PoC|year=1980|publisher=CRC Press|isbn=978-0-412-21910-8|page=3}}&amp;lt;/ref&amp;gt;尽管已经注意到点过程和随机过程之间的区别并不清楚。&amp;lt;ref name=&amp;quot;CoxIsham1980page3&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
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另一些作者认为点过程是一个随机过程，其中过程由一组底层空间（在点过程的上下文中，“状态空间”一词可以指定义点过程的空间，如实数，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kingman1992page8&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. F. C. Kingman|title=Poisson Processes|url=https://books.google.com/books?id=VEiM-OtwDHkC|year=1992|publisher=Clarendon Press|isbn=978-0-19-159124-2|page=8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;MollerWaagepetersen2003page7&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Jesper Moller|author2=Rasmus Plenge Waagepetersen|title=Statistical Inference and Simulation for Spatial Point Processes|url=https://books.google.com/books?id=dBNOHvElXZ4C|year=2003|publisher=CRC Press|isbn=978-0-203-49693-0|page=7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;其中与随机过程术语中的指标集相对应的指标集。）其上定义它的地方，如实数或&amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt;-维的欧几里得空间。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KarlinTaylor2012page31&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Samuel Karlin|author2=Howard E. Taylor|title=A First Course in Stochastic Processes|url=https://books.google.com/books?id=dSDxjX9nmmMC|year=2012|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-057041-9|page=31}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Schmidt2014page99&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Volker Schmidt|title=Stochastic Geometry, Spatial Statistics and Random Fields: Models and Algorithms|url=https://books.google.com/books?id=brsUBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR5|date= 2014|publisher=Springer|isbn=978-3-319-10064-7|page=99}}&amp;lt;/ref&amp;gt;其他随机过程，如更新和计数过程，在点过程理论中进行了研究一、基本理论与方法。&amp;lt;ref name=&amp;quot;DaleyVere-Jones200&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.J. Daley|author2=D. Vere-Jones|title=An Introduction to the Theory of Point Processes: Volume I: Elementary Theory and Methods|url=https://books.google.com/books?id=6Sv4BwAAQBAJ|year=2006|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-0-387-21564-8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;CoxIsham1980&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=D.R. Cox|author2=Valerie Isham|title=Point Processes|url=https://books.google.com/books?id=KWF2xY6s3PoC|year=1980|publisher=CRC Press|isbn=978-0-412-21910-8}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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==历史 History==&lt;br /&gt;
===早期概率论 Early probability theory===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
概率论起源于机会博弈，它有着悠久的历史，有些游戏在几千年前就已经开始了，&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot;&amp;gt;{{Cite book|title=Markov Chains: From Theory to Implementation and Experimentation|last=Gagniuc|first=Paul A.|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|year=2017|isbn=978-1-119-38755-8|location=US|pages=1–2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;David1955&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=David|first1=F. N.|title=Studies in the History of Probability and Statistics I. Dicing and Gaming (A Note on the History of Probability)|journal=Biometrika|volume=42|issue=1/2|pages=1–15|year=1955|issn=0006-3444|doi=10.2307/2333419|jstor=2333419}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但很少从概率的角度对其进行分析。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Maistrov2014page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=L. E. Maistrov|title=Probability Theory: A Historical Sketch|url=https://books.google.com/books?id=2ZbiBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR9|year=2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-1863-2|page=1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;在概率论上有过书面通信时，1654年通常被认为是概率论的诞生，受[[点数问题|赌博问题].&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Seneta2006page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|last1=Seneta|first1=E.|title=Encyclopedia of Statistical Sciences|chapter=Probability, History of|year=2006|doi=10.1002/0471667196.ess2065.pub2|page=1|isbn=978-0471667193}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Tabak2014page24to26&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Tabak|title=Probability and Statistics: The Science of Uncertainty|url=https://books.google.com/books?id=h3WVqBPHboAC|year=2014|publisher=Infobase Publishing|isbn=978-0-8160-6873-9|pages=24–26}}&amp;lt;/ref&amp;gt;但是早期有关于赌博游戏概率的数学研究，比如[[Gerolamo Cardano]]的“Liber de Ludo Aleae”，16世纪写于16世纪，死后于1663年发表。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bellhouse2005&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Bellhouse|first1=David|title=Decoding Cardano's Liber de Ludo Aleae|journal=Historia Mathematica|volume=32|issue=2|year=2005|pages=180–202|issn=0315-0860|doi=10.1016/j.hm.2004.04.001|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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继Cardano之后，[[雅各布·伯努利]] Jakob Bernoulli（也被称为James Bernoulli或Jacques Bernoulli&amp;lt;ref name=&amp;quot;Hald2005page221&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Anders Hald|title=A History of Probability and Statistics and Their Applications before 1750|url=https://books.google.com/books?id=pOQy6-qnVx8C|year=2005|publisher=John Wiley &amp;amp; Sons|isbn=978-0-471-72517-6|page=221}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）写了[[魔术师Ars conjuctandi]]，在概率论史上被认为是重大事件。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot; /&amp;gt;伯努利的书出版于1713年，也是在他死后出版的，激发了许多数学家研究概率。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Maistrov2014page56&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=L. E. Maistrov|title=Probability Theory: A Historical Sketch|url=https://books.google.com/books?id=2ZbiBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR9|year=2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-1863-2|page=56}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Tabak2014page37&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=John Tabak|title=Probability and Statistics: The Science of Uncertainty|url=https://books.google.com/books?id=h3WVqBPHboAC|year=2014|publisher=Infobase Publishing|isbn=978-0-8160-6873-9|page=37}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
但尽管一些著名的数学家对概率论做出了贡献，比如[[皮埃尔-西蒙-拉普拉斯]、[[亚伯拉罕-德-莫伊夫]]、[[卡尔-高斯]]、[[西蒙-泊阿松]] Siméon Poisson和[[帕夫努蒂·切比雪夫]] Pafnuty Chebyshev，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Chung1998&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Chung|first1=Kai Lai|title=Probability and Doob|journal=The American Mathematical Monthly|volume=105|issue=1|pages=28–35|year=1998|issn=0002-9890|doi=10.2307/2589523|jstor=2589523}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham2000&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Bingham|first1=N.|title=Studies in the history of probability and statistics XLVI. Measure into probability: from Lebesgue to Kolmogorov|journal=Biometrika|volume=87|issue=1|year=2000|pages=145–156|issn=0006-3444|doi=10.1093/biomet/87.1.145}}&amp;lt;/ref&amp;gt;指导20世纪，大多数数学界人士（一个显著的例外是俄罗斯的圣彼得堡学派，在那里，以切比雪夫为首的数学家研究概率论&amp;lt;ref name=&amp;quot;BenziBenzi2007&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Benzi|first1=Margherita|last2=Benzi|first2=Michele|last3=Seneta|first3=Eugene|title=Francesco Paolo Cantelli. b. 20 December 1875 d. 21 July 1966|journal=International Statistical Review|volume=75|issue=2|year=2007|page=128|issn=0306-7734|doi=10.1111/j.1751-5823.2007.00009.x}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）才认为概率论是数学的一部分。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Chung1998&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;BenziBenzi2007&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1996&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Doob|first1=Joseph L.|title=The Development of Rigor in Mathematical Probability (1900-1950)|journal=The American Mathematical Monthly|volume=103|issue=7|pages=586–595|year=1996|issn=0002-9890|doi=10.2307/2974673|jstor=2974673}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer1976&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Cramer|first1=Harald|title=Half a Century with Probability Theory: Some Personal Recollections|journal=The Annals of Probability|volume=4|issue=4|year=1976|pages=509–546|issn=0091-1798|doi=10.1214/aop/1176996025|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
===统计力学 Statistical mechanics===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在物理科学中，科学家们在19世纪发展了[[统计力学]]这门学科，在这个学科中，物理系统，例如装满气体的容器，可以从数学上看作或处理为许多运动粒子的集合。尽管有些科学家试图将随机性纳入统计物理学，比如[[鲁道夫·克劳修斯]]，大部分工作没有或几乎没有随机性。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Truesdell1975page22&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Truesdell|first1=C.|title=Early kinetic theories of gases|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=15|issue=1|year=1975|pages=22–23|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00327232}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brush1967page150&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Brush|first1=Stephen G.|title=Foundations of statistical mechanics 1845?1915|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=4|issue=3|year=1967|pages=150–151|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00412958}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这种情况在1859年发生了变化，当时[[詹姆斯·克拉克·麦克斯韦]] James Clerk Maxwell对该领域做出了重大贡献，更具体地说，是对气体动力学理论的贡献，通过介绍他的工作，他假设气体粒子以随机速度随机方向移动&amp;lt;ref name=&amp;quot;Truesdell1975page31&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Truesdell|first1=C.|title=Early kinetic theories of gases|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=15|issue=1|year=1975|pages=31–32|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00327232}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brush1958&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Brush|first1=S.G.|title=The development of the kinetic theory of gases IV. Maxwell|journal=Annals of Science|volume=14|issue=4|year=1958|pages=243–255|issn=0003-3790|doi=10.1080/00033795800200147}}&amp;lt;/ref&amp;gt;气体动力学理论和统计物理在19世纪后半叶继续发展，主要由克劳修斯，[[路德维希·玻尔兹曼]]和[[约西亚·威拉德·吉布斯]]完成，这项工作后来对[[阿尔伯特·爱因斯坦]]关于[[布朗运动]]的数学模型产生了影响。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Brush1968page15&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Brush|first1=Stephen G.|title=A history of random processes|journal=Archive for History of Exact Sciences|volume=5|issue=1|year=1968|pages=15–16|issn=0003-9519|doi=10.1007/BF00328110}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===测度论与概率论 Measure theory and probability theory===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1900年在巴黎举行的国际数学家大会上，David Hilbert提出了一份[[Hilbert问题|数学问题]]的清单，其中他的第六个问题要求对涉及公理的物理和概率进行数学处理。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham2000&amp;quot;/&amp;gt;大约在20世纪初，数学家发展了测量理论，这是研究数学函数积分的数学分支，其中两位创始人是法国数学家Henri Lebesgue和Émile Borel。1925年，另一位法国数学家Paul Lévy出版了第一本使用测度论思想的概率论书籍。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham2000&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
20世纪20年代，苏联的数学家们对概率论做出了重大贡献，比如Sergei Bernstein，Aleksandr Khinchin，（Khinchin这个名字也用英语写成（或音译成）Khintchine。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1934&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Doob|first1=Joseph|title=Stochastic Processes and Statistics|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|volume=20|issue=6|year=1934|pages=376–379|doi=10.1073/pnas.20.6.376|pmid=16587907|pmc=1076423|bibcode=1934PNAS...20..376D}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）和Andrei Kolmogorov。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer1976&amp;quot;/&amp;gt; Kolmogorov于1984年发表了基于测量理论的数学基础的首次尝试。概率论的概率论。&amp;lt;ref name=&amp;quot;KendallBatchelor1990page33&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Kendall|first1=D. G.|last2=Batchelor|first2=G. K.|last3=Bingham|first3=N. H.|last4=Hayman|first4=W. K.|last5=Hyland|first5=J. M. E.|last6=Lorentz|first6=G. G.|last7=Moffatt|first7=H. K.|last8=Parry|first8=W.|last9=Razborov|first9=A. A.|last10=Robinson|first10=C. A.|last11=Whittle|first11=P.|title=Andrei Nikolaevich Kolmogorov (1903–1987)|journal=Bulletin of the London Mathematical Society|volume=22|issue=1|year=1990|page=33|issn=0024-6093|doi=10.1112/blms/22.1.31}}&amp;lt;/ref&amp;gt;在20世纪30年代初，Khinchin和Kolmogorov在20世纪30年代初建立了概率研讨会，这些研讨会由研究者参加，如Eugene Slutsky等和Nikolai Smirnov，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vere-Jones2006page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|last1=Vere-Jones|first1=David|title=Encyclopedia of Statistical Sciences|chapter=Khinchin, Aleksandr Yakovlevich|page=1|year=2006|doi=10.1002/0471667196.ess6027.pub2|isbn=978-0471667193}}&amp;lt;/ref&amp;gt;还有Khinchin给出了第一个随机变量的数学定义，把随机过程作为以实数线索引的一组随机变量。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Doob1934&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vere-Jones2006page4&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|last1=Vere-Jones|first1=David|title=Encyclopedia of Statistical Sciences|chapter=Khinchin, Aleksandr Yakovlevich|page=4|year=2006|doi=10.1002/0471667196.ess6027.pub2|isbn=978-0471667193}}&amp;lt;/ref&amp;gt;（Doob在引用Khinchin时，使用了“机会变量”这个词，它曾经是“随机变量”的替代词。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Snell2005&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Snell|first1=J. Laurie|title=Obituary: Joseph Leonard Doob|journal=Journal of Applied Probability|volume=42|issue=1|year=2005|page=251|issn=0021-9002|doi=10.1239/jap/1110381384|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;）&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===现代概率论的诞生 Birth of modern probability theory===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1933年，Andrei Kolmogorov在德国出版了一本关于概率论基础的书，名为“概率计算的基本概念”，后来翻译成英文，1950年出版，作为概率论的基础。这本书的出版现在被广泛认为是现代概率论的诞生，当时概率论和随机过程理论成为数学的一部分。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham2000&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer1976&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在Kolmogorov的书出版后，钦钦和科尔莫戈洛夫以及其他数学家如Joseph Doob、William Feller、Maurice Fréchet、Paul Lévy、Wolfgang Doeblin等对概率论和随机过程进行了进一步的基础性工作，和Harald Cramér。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham2000&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer1976&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
几十年后，Cramér把20世纪30年代称为“数学概率论的英雄时期”。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer1976&amp;quot;/&amp;gt;第二次世界大战极大地中断了概率论的发展，例如，Feller从瑞典迁移到美国。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Lindvall1991&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Lindvall|first1=Torgny|title=W. Doeblin, 1915-1940|journal=The Annals of Probability|volume=19|issue=3|year=1991|pages=929–934|issn=0091-1798|doi=10.1214/aop/1176990329|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Joseph_Doob.jpg|thumb|right|数学家[[Joseph Doob]]在随机过程理论方面做了早期的工作，做出了基本贡献，尤其是在鞅理论方面。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Getoor2009&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Getoor|first1=Ronald|title=J. L. Doob: Foundations of stochastic processes and probabilistic potential theory|journal=The Annals of Probability|volume=37|issue=5|year=2009|page=1655|issn=0091-1798|doi=10.1214/09-AOP465|arxiv=0909.4213|bibcode=2009arXiv0909.4213G|s2cid=17288507}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Snell2005&amp;quot;/&amp;gt;他的书《随机过程》被认为在概率论领域具有很高的影响力。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham2005&amp;quot;/&amp;gt;]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===二战后的随机过程 Stochastic processes after World War II===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
第二次世界大战后，概率论和随机过程的研究得到了数学家的更多关注，在概率论和数学的许多领域做出了重大贡献，并开创了新的领域统计学&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cramer1976&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer2009&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Meyer|first1=Paul-André|title=Stochastic Processes from 1950 to the Present|journal=Electronic Journal for History of Probability and Statistics|volume=5|issue=1|year=2009|pages=1–42}}&amp;lt;/ref&amp;gt;从20世纪40年代开始，[[Kiyosi Itô]]发表了发展[[随机微积分]]领域的论文，它包括基于维纳或布朗运动过程的随机积分和随机[[微分方程]]。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ito1998Prize&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|title=Kiyosi Itô receives Kyoto Prize|journal=Notices of the AMS|volume=45|issue=8|year=1998|pages=981–982}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
同样从20世纪40年代开始，随机过程（尤其是鞅）与[[势理论]]的数学领域之间建立了联系，Shizuo Kakutani的早期思想和Joseph Doob后来的工作。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer2009&amp;quot;/&amp;gt;在1950年代[[Gilbert Hunt]]完成了被认为是开创性的进一步工作，把马尔可夫过程和势理论联系起来，这对Lévy过程理论产生了重大影响，并使人们对用Itô开发的方法研究马尔可夫过程产生了更多的兴趣&amp;lt;ref name=&amp;quot;JarrowProtter2004&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bertoin1998pageVIIIandIX&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=Jean Bertoin|title=Lévy Processes|url=https://books.google.com/books?id=ftcsQgMp5cUC&amp;amp;pg=PR8|year=1998|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-64632-1|page=viii and ix}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Steele2012page176&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author=J. Michael Steele|title=Stochastic Calculus and Financial Applications|url=https://books.google.com/books?id=fsgkBAAAQBAJ&amp;amp;pg=PR4|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-1-4684-9305-4|page=176}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1953年，Joseph Doob出版了《随机过程 Stochastic processes》一书，这本书对随机过程理论产生了重大影响，并强调了测度理论在概率论中的重要性。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer2009&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;ref name=&amp;quot;Bingham2005&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Bingham|first1=N. H.|title=Doob: a half-century on|journal=Journal of Applied Probability|volume=42|issue=1|year=2005|pages=257–266|issn=0021-9002|doi=10.1239/jap/1110381385|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;Doob还主要发展了鞅理论，后来Paul-André Meyer也作出了重大贡献。早期的研究是由Sergei Bernstein、Paul Lévy和Jean Ville进行的，后者采用了随机过程的鞅项。&amp;lt;ref name=&amp;quot;HallHeyde2014page1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=P. Hall|author2=C. C. Heyde|title=Martingale Limit Theory and Its Application|url=https://books.google.com/books?id=gqriBQAAQBAJ&amp;amp;pg=PR10|year=2014|publisher=Elsevier Science|isbn=978-1-4832-6322-9|pages=1, 2}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Dynkin1989&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Dynkin|first1=E. B.|title=Kolmogorov and the Theory of Markov Processes|journal=The Annals of Probability|volume=17|issue=3|year=1989|pages=822–832|issn=0091-1798|doi=10.1214/aop/1176991248|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt;鞅理论中的方法已成为解决各种概率问题的常用方法。研究马尔可夫过程的技术和理论发展到鞅上。相反地，从鞅理论中也建立了处理Markov过程的方法。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer2009&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
概率的其他领域也被发展和用于研究随机过程，其中一个主要方法是大偏差理论。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Meyer2009&amp;quot;/&amp;gt; 该理论在统计物理等领域有许多应用，其核心思想至少可以追溯到20世纪30年代。20世纪60年代和70年代后期，苏联的亚历山大·温策尔和美利坚合众国的[[Monroe D.Donsker]]和[[Srinivasa Varadhan]]完成了基础工作，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ellis1995page98&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Ellis|first1=Richard S.|title=An overview of the theory of large deviations and applications to statistical mechanics|journal=Scandinavian Actuarial Journal|volume=1995|issue=1|year=1995|page=98|issn=0346-1238|doi=10.1080/03461238.1995.10413952}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这将使瓦拉丹获得2007年阿贝尔奖。&amp;lt;ref name=&amp;quot;RaussenSkau2008&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Raussen|first1=Martin|last2=Skau|first2=Christian|title=Interview with Srinivasa Varadhan|journal=Notices of the AMS|volume=55|issue=2|year=2008|pages=238–246}}&amp;lt;/ref&amp;gt;上世纪90年代和2000年代的理论[[施拉姆–Loewner演化]]]&amp;lt;ref name=&amp;quot;HenkelKarevski2012page113&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Malte Henkel|author2=Dragi Karevski|title=Conformal Invariance: an Introduction to Loops, Interfaces and Stochastic Loewner Evolution|url=https://books.google.com/books?id=fnCQWd0GEZ8C&amp;amp;pg=PA113|year=2012|publisher=Springer Science &amp;amp; Business Media|isbn=978-3-642-27933-1|page=113}}&amp;lt;/ref&amp;gt;和[[粗略路径]]&amp;lt;ref name=&amp;quot;FrizVictoir2010page571&amp;quot;&amp;gt;{{cite book|author1=Peter K. Friz|author2=Nicolas B. Victoir|title=Multidimensional Stochastic Processes as Rough Paths: Theory and Applications|url=https://books.google.com/books?id=CVgwLatxfGsC|year=2010|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-1-139-48721-4|page=571}}&amp;lt;/ref&amp;gt;被引入和发展来研究概率论中的随机过程和其他数学对象，分别在2008年和2014年分别授予Wendelin Werner&amp;lt;ref name=&amp;quot;Werner2004Fields&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|title=2006 Fields Medals Awarded|journal=Notices of the AMS|volume=53|issue=9|year=2015|pages=1041–1044}}&amp;lt;/ref&amp;gt;和Martin Hairer菲尔兹奖。&amp;lt;ref name=&amp;quot;Hairer2004Fields&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal|last1=Quastel|first1=Jeremy|title=The Work of the 2014 Fields Medalists|journal=Notices of the AMS|volume=62|issue=11|year=2015|pages=1341–1344}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
随机过程理论仍然是研究的焦点，每年都有关于随机过程的国际会议。&amp;lt;ref name=&amp;quot;BlathImkeller2011&amp;quot;/&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Applebaum2004page1336&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==参考文献==&lt;br /&gt;
&amp;lt;references/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==编辑推荐==&lt;br /&gt;
===集智课程===&lt;br /&gt;
====[https://campus.swarma.org/course/3157 熵率（Entropy-Rate）]====&lt;br /&gt;
在本课程中，程帆老师主要介绍了随机过程，熵率，热力学第二定律以及马氏链的函数相关知识。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===集智文章===&lt;br /&gt;
*[https://swarma.org/?p=29330  从用箭头构造矩阵到可表函子]&lt;br /&gt;
*[https://swarma.org/?p=29326  PNAS前沿：系统何时走向崩溃？深度学习算法帮助预警临界点]&lt;br /&gt;
*[https://swarma.org/?p=29128  2021泛太平洋因果推断大会总结]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
----&lt;br /&gt;
本中文词条水流心不竞翻译，[[用户:薄荷|薄荷]]编辑，如有问题，欢迎在讨论页面留言。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''本词条内容源自wikipedia及公开资料，遵守 CC3.0协议。'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:随机模型]]&lt;br /&gt;
[[Category:统计数据类型]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E7%AD%96%E7%95%A5&amp;diff=27617</id>
		<title>策略</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E7%AD%96%E7%95%A5&amp;diff=27617"/>
		<updated>2021-11-15T12:07:26Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：完成审校&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;本词条由舒寒初步翻译。由Fernando审校。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在博弈论中，一个玩家的'''策略'''是他或她在一个情境下的选项，这个情境下的产出不仅取决于他们自己的行动，而且也取决于其他人的行动&amp;lt;ref&amp;gt;[[Ben Polak]] ''Game Theory: Lecture 1 Transcript'' ECON 159, 5 September 2007, [[Open Yale Courses]].&amp;lt;/ref&amp;gt;。玩家的策略将决定玩家在博弈的任何阶段将采取的行动。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''策略'''的概念有时(错误地)与'''移动'''的概念相混淆。'''移动'''是一个玩家在博弈过程中的某个时刻所采取的行动(例如，在国际象棋中，将白色的象移动到 从a2移动到b3)。另一方面，'''策略'''是进行博弈的整一套算法，告诉玩家在整个游戏中的每个可能情况下应该做什么。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''策略配置'''(有时称为'''策略组合''')是一套明确定义好博弈时所有玩家的所有行动的策略。一个策略配置必须给且只给每个球员配置一项策略。&lt;br /&gt;
==策略集==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
玩家的'''策略集'''定义了他们在博弈时可以使用的策略。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果一个玩家有几个可用的离散策略，那么他的策略集是'''有限'''的。例如，石头剪刀布游戏包括每个玩家的单次移动——每个玩家的移动都是在不知道对方的动作的情况下进行的，而不是一种反应——所以每个玩家都有一个有限的策略集{石头 剪刀 布}。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其他情况下策略集是无限的。例如，切蛋糕博弈的策略集是策略的一个有界连续体{切蛋糕切0%到100%之间的任何比例}。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在动态博弈中，策略集包含玩家安排机器人或代理人如何博弈的那些规则。例如，在最后通牒游戏中，第二个玩家的策略集包括接受哪些提议和拒绝哪些提议的所有可能规则。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在贝叶斯博弈中，策略集类似于动态博弈中的策略集。它包括对任何可能的私人信息采取何种行动的规则。&lt;br /&gt;
===选择一个策略集===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在应用博弈论中，博弈最好既可解又有意义。而策略集的定义就是实现这一艺术的重要组成部分。博弈理论家可以利用有关整体问题的知识来限制策略空间，并简化解决方案。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
例如，严格地说，在最后通牒游戏中，玩家可以有以下策略: 拒绝($1，$3，$5，... ，$19) ，接受($0，$2，$4，... ，$20)。把所有这些战略都包括在内，会产生一个非常大的战略空间和一个有些困难的问题。博弈理论家可能相信他们可以将策略集限制为: { 对($0, $1, $2, ..., $20)中的x，拒绝所有 ≤ x的工作，接受任何一个 &amp;gt; x的工作。&lt;br /&gt;
==单纯和混合策略==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''纯策略'''为玩家如何博弈提供了一个完整的定义。特别是，它决定了玩家面对所有可能情况下会进行的移动。都会采取的行动。一个玩家的'''策略集'''是该玩家可用的纯策略集。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''混合策略'''是给每个纯策略设定一个概率。这允许玩家随机选择一个纯策略。(见以下部分的说明。)因为概率是连续的，所以一个参与人可以使用无限多的混合策略。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
当然，我们可以把纯策略看作是混合策略的退化情形，在这种情形下，某个特定的纯策略的选择概率为1，而其他的策略的选择概率为0。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''完全混合策略'''是一个混合策略，其中玩家为每个纯策略设定一个严格正的概率。(完全混合策略对于平衡细化非常重要，比如颤抖手完美均衡。)&lt;br /&gt;
== 混合策略 ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== 举例 ===&lt;br /&gt;
[[文件:收益矩阵示例.png|缩略图|收益矩阵]]&lt;br /&gt;
{| align=right&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
考虑右图的收益矩阵(称为协调博弈)。此时，一个玩家选择行，另一个玩家选择列。选择行的玩家获得第一项收益，选择列的玩家获得第二项收益。如果行玩家以概率1选择A(也就是说一定选择A) ，那么我们就说他是在玩纯策略。如果列玩家抛出一枚硬币，要是硬币正面朝上，选择 A，要是硬币反面朝上，就选择B，那么我们就说他是在玩一种混合策略，而不是纯策略。&lt;br /&gt;
=== 重要性 ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
约翰·福布斯·纳什在他的著名论文中证明了每个有限博弈都存在均衡。我们可以把纳什均衡分为两种类型。纯策略纳什均衡是所有参与者都采用纯策略的纳什均衡。混合策略纳什均衡是至少有一个参与人采用混合策略时的均衡。虽然纳什证明了每个有限博弈都有纳什均衡点，但并不是所有的博弈都有纯策略纳什均衡。有关没有纯策略纳什均衡点的博弈的例子，请参阅匹配便士。然而，许多博弈确实存在纯策略纳什均衡(例如: 协调博弈，囚徒困境，猎鹿赛局)。此外，博弈可以同时具有纯策略均衡和混合策略均衡。一个简单的例子是纯协调博弈，其中除了纯策略(A，A)和(B，B)之外，还存在一个混合均衡，也就是两个参与者对每个策略都设定概率为1 / 2。&lt;br /&gt;
=== 有争议的意义 ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在20世纪80年代，混合策略的概念因“直觉上有问题”而受到猛烈抨击&amp;lt;ref name=&amp;quot;Aumann1985&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |authorlink=Robert Aumann |last=Aumann |first=R. |chapterurl=http://www.ma.huji.ac.il/raumann/pdf/what%20is%20game%20theory.pdf |chapter=What is Game Theory Trying to accomplish? |title=Frontiers of Economics |editor1-first=K. |editor1-last=Arrow |editor2-first=S. |editor2-last=Honkapohja |pages=909–924 |publisher=Basil Blackwell |location=Oxford |year=1985}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。随机化是混合策略的核心，而它缺乏行为上的支持。很少有人按买彩票的方式做出选择。这个行为问题由于认知上的困难而变得更加复杂，人们在没有随机或伪随机发生器的帮助下无法产生随机结果&amp;lt;ref name=&amp;quot;Aumann1985&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1991年，&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rubinstein1991&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal |authorlink=Ariel Rubinstein |last=Rubinstein |first=A. |title=Comments on the interpretation of Game Theory |journal=[[Econometrica]] |year=1991 |volume=59 |issue=4 |pages=909–924 |jstor=2938166|doi=10.2307/2938166 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;博弈理论家阿里埃勒·鲁宾斯坦·马丁描述了理解这个概念的不同方式。第一种解释由哈萨尼(1973) &amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |last1=Harsanyi |first1=John |author1-link=John Harsanyi |title=Games with randomly disturbed payoffs: a new rationale for mixed-strategy equilibrium points |journal=Int. J. Game Theory |volume=2 |pages=1–23 |year=1973 |doi=10.1007/BF01737554}}&amp;lt;/ref&amp;gt;提出，被称为净化，它假定混合策略解释仅仅反映了我们对参与者的信息和决策过程的知识的缺乏。显然，随机的选择被看作是未指定的、与收益无关的外生因素的结果。然而，这种方式不令人满意，因为它的结果依赖于未指明的因素&amp;lt;ref name=&amp;quot;Rubinstein1991&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
第二种解释假设博弈玩家代表一大群代理人。每个代理人选择一个纯策略，收益取决于选择每个策略的代理人所占的比例。因此，混合策略代表了每个种群所选择的纯策略的分布。然而，当玩家是单个代理人时，它并不能为这种情况提供任何理由。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
后来，奥曼 和 勃兰登堡 (1995)&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |last1=Aumann |first1=Robert |author1-link=Robert Aumann |last2=Brandenburger |first2=Adam |author2-link=Adam Brandenburger |title=Epistemic Conditions for Nash Equilibrium |journal=Econometrica |volume=63|pages=1161–1180 |year=1995 |doi=10.2307/2171725 |jstor=2171725 |issue=5 |citeseerx=10.1.1.122.5816 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 重新解释把纳什均衡点解释为信念的平衡，而不是行动的平衡。例如，在“石头剪刀布”中，信念的均衡会让每个玩家相信另一个玩家同样可能使用每种策略。然而，这种解释削弱了纳什均衡点的预测能力，因为在这样的均衡中，每个玩家都有可能真的使用石头的纯策略。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
从那时起，博弈理论家对基于混合策略的结果的态度一直是矛盾的。混合策略仍然被广泛应用，因为它能在纯策略不存在均衡的博弈中提供纳什均衡，但是这个模型并没有说明为什么以及参与者如何随机化他们的决策。&lt;br /&gt;
===行为策略===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
当混合策略在纯策略之上设定一个概率分布/值时，'''行为策略'''在每个信息集上分配一个可能行动集的概率分布。尽管这两个概念在正则形式博弈的背景下是密切相关的，但是它们对于广泛形式的博弈有着非常不同的含义。粗略地说，混合策略通过博弈树随机选择一条确定性路径，而行为策略可以看作是一条随机路径。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
混合策略和行为策略之间的关系是库恩定理的主题。这一结果表明，在任何具有完美回忆的有限广义博弈中，对于任何玩家和任何混合策略，都存在一种行为策略，该策略针对（其他玩家的）所有策略配置在终端节点上引起与混合策略相同的分布。反之亦然。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
匹兹堡 和 鲁宾斯坦 (1997)用他们的 &amp;quot;心不在焉的司机&amp;quot; 博弈给出了一个著名的例子，说明为什么要求完全回忆的等价性。&lt;br /&gt;
== 另请参见 ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [[Nash equilibrium|纳什均衡]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [[Haven (graph theory)|Haven (图论)]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*[[Evolutionarily stable strategy|进化的稳定策略]]&lt;br /&gt;
==引用==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Reflist}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:Game theory]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Game theory}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
范畴: 博弈论&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;small&amp;gt;This page was moved from [[wikipedia:en:Strategy (game theory)]]. Its edit history can be viewed at [[策略/edithistory]]&amp;lt;/small&amp;gt;&amp;lt;/noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
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		<title>文件:收益矩阵示例.png</title>
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		<updated>2021-11-15T11:02:17Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;“策略”中所用的收益矩阵&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
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		<title>热寂</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E7%83%AD%E5%AF%82&amp;diff=27005"/>
		<updated>2021-10-19T13:45:19Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条暂由彩云小译翻译，翻译字数共2403，由Fernando审校。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''宇宙的热寂'''，也被称为大寒或大冻结&amp;lt;ref&amp;gt;[http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_fate.html WMAP – Fate of the Universe], ''WMAP's Universe'', [[NASA]]. Accessed online July 17, 2008.&amp;lt;/ref&amp;gt;，是对宇宙最终命运的猜测，这表明宇宙将进化到没有热力学自由能的状态，因此将无法维持熵增的过程。热寂并不意味着任何特定的绝对温度; 它只要求温差或其他过程可能不再被利用来进行做工。用物理学的语言来说，此时宇宙达到热力学平衡（最大熵）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果宇宙的拓扑结构是开放的或平坦的，或者如果暗能量是一个正的宇宙学常数（两者都与目前的数据一致），宇宙将永远继续膨胀，预计会出现热寂&amp;lt;ref name=&amp;quot;DftS&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
Plait, Philip (2008). ''Death from the Skies!''. Viking Adult (published 16 October 2008). p. 259. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-670-01997-7&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。也就是说，宇宙在很长一段时间后会冷却到很低的温度保持平衡。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热寂的假设源于开尔文勋爵的想法，他在19世纪50年代将热力学理论作为自然界的机械能量损失（体现在热力学的前两个定律中）的解释，并将其外推到全球范围内的更大过程。&lt;br /&gt;
==概念==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热寂的概念是基于这样的观察：宇宙的重力势能，也被称为主要储存在重子中的静止质量，会进行自我重力式地收缩并加热到越来越高的温度。因此，越来越小、越来越热的重子以指数级的加速度 &amp;quot;蒸发 &amp;quot;到看似膨胀的环境空间中，成为光子。所以，最终宇宙将由零频率的光子组成。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的变化都是相对的。相对于我们常见的物质标准，宇宙正在扩张; 相对于宇宙的大小，我们的物质标准在不断缩小。“膨胀宇宙”理论也可以称为“收缩原子”理论。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
那么，让我们把整个宇宙作为我们的恒定标准，并采用一个宇宙存在的观点，其身体由星系间的空间组成，并随着它们的膨胀而膨胀。或者更确切地说，我们现在必须说它保持了同样的规模，因为它不会承认是它改变了。观察这几千万年的历史，它看到我们在缩小：原子、动物、行星，甚至星系，都同样在缩小。只有星系间的空间保持不变。地球绕着太阳旋转，轨道越来越小。把它不断变化的演变当作一个固定的时间单位是荒谬的。宇宙的存在将自然地把他的长度和时间单位联系起来，使光速保持不变。而我们的岁月将在宇宙的时间尺度上以几何级数递减。在那个尺度上，人的生命变得越来越短暂， 他的三十岁和十岁是一个不断减少的限额。由于几何级数的特性，我们的无限年数加起来将是一个有限的宇宙时间；因此，我们应该称之为永恒的结束只是宇宙日历中一个普通的有限日期。但是在那一天，宇宙在我们的推算中已经膨胀到无穷大，而我们在宇宙存在的推算中已经缩小到什么也没有。(只提供英文版本)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果静止质量减少了 Δ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;就会产生''E'' = ''c''&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt;Δ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;的动能。如果我们用辐射能''E'' 的产生代替动能''E''的产生，情况也是一样的。继续这一论证思路，我们可以设想，一个物体的全部静止质量''m'' 转化为能量的可能性。于是 ''E'' = ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;''c''&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt;的能量会被产生，而物体整个的静止质量就会消失。&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
亚瑟·爱丁顿曾经描述过重子蒸发的指数加速:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
我们行走在生命的舞台上，为了宇宙观众的利益而进行戏剧表演。随着场景的发展，它注意到演员变得越来越小，动作也越来越快。当最后一幕开始时，幕布升起，侏儒演员以疯狂的速度冲过他们的角色。越来越小。越来越快。发生了最后一次强烈的激动的微观模糊现象。然后就什么都没有了。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——亚瑟·爱丁顿. [https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.220736/page/n105/mode/2up The Expanding Universe] CUP, 1933年，90–92页&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然机械能是不可破坏的，但它有一个普遍的耗散趋势，这在整个系统中导致了热量的逐渐增加和扩散、运动的停止和物质宇宙的势能的耗尽。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——[https://dokumen.pub/qdownload/international-encyclopedia-of-unified-science-vol-1-nos-6-10.html International Encyclopedia of Unified Science] Vol. 1, nos. 6–10, University of Chicago Press, 1955, p. 460&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在所有重子蒸发之后，由此产生的零频率光子浴与空的空间无异，它们将凝结成新的质子。每个质子都有几英里宽，它们将经历另一个长达138亿年的指数加速收缩和蒸发过程。就这样无休止地进行下去：&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——汤姆森·威廉，[http://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_age_of_the_suns_heat.html 论太阳热能的年龄]， 麦克米伦杂志，1862年3月5日，388–93页&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
根据标准观点，暗能量将引导宇宙进入永恒的加速膨胀状态。每一点物质最终都会与其他每一点失去联系。彭罗斯说: &amp;quot;这一切在我看来都令人难以置信的无聊。&amp;quot;然后他在其中发现了一些有趣的东西：在宇宙的终点，唯一剩下的粒子将是无质量的。这意味着所有存在的事物都将以光速旅行，使时间的流动变得毫无意义。经过一些数学上的无限操作，跳出了一个永无止境的宇宙，而新的大爆炸是一个宇宙消亡的必然结果。在彭罗斯的理论中，一个宇宙导致了另一个宇宙。他说：&amp;quot;我曾经说这是一个疯狂的计划，但我现在开始相信它了。“ &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——布鲁克斯·迈克尔，[https://web.archive.org/web/20160413033955/http:/www.newscientist.com/article/mg20527511-300-roger-penrose-non-stop-cosmos-non-stop-career/ Roger Penrose: Non-stop cosmos, non-stop career]，《新科学家》，2010年3月10日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
==概念的起源==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热寂的概念来源于热力学第二定律，其中一种说法认为，在一个孤立的系统中，熵有增加的趋势。由此，该假说暗示，如果宇宙持续足够长的时间，它将渐进地接近所有能量都均匀分布的状态。换句话说，根据这一假设，自然界中存在着机械能（运动）耗散（能量转化）为热能的趋势。因此，通过推断就有了这样一种观点，即随着时间的推移，宇宙的机械运动会因为第二定律的作用而转化为热能然后耗尽。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
“宇宙中的所有物体都会冷却，最终变得太冷而无法支持生命”，这一猜想似乎是由法国天文学家让-西尔万-贝利于1777年在其关于天文学历史的著作中以及随后与伏尔泰的通信中首次提出的。在贝利看来，所有行星都有内部热量，现在正处于某种特定的冷却阶段。例如，木星仍然太热，在数千年内都不会出现生命，而月球已经太冷了。在这一观点中，最终状态被描述为一种 &amp;quot;平衡 &amp;quot;状态，在这种平衡中，所有的运动都停止了。&amp;lt;ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
Brush, Stephen G. (1996). ''A History of Modern Planetary Physics: Nebulous Earth''. '''1'''. Cambridge University Press. p. 77. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-521-44171-1&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
然而，热寂作为热力学定律的后果的想法最早是在1851年由开尔文勋爵(William Thomson)以宽松的术语提出的，他进一步把萨迪 · 卡诺(1824年)、詹姆斯 · 朱尔(1843年)和鲁道夫 · 克劳修斯(1850年)的机械能损失观点进行理论化。在接下来的十年里，赫尔曼·冯·亥姆霍兹和威廉 · 兰金详细阐述了汤姆森的观点。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===历史===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
宇宙热寂的概念来源于对前两个热力学定律在宇宙过程中的应用的讨论。特别是在1851年，开尔文勋爵根据最近关于热的动力学理论的实验，概述了这一观点：&amp;quot;热不是一种物质，而是机械效应的一种动力学形式，我们察觉到机械功和热之间必然存在等价关系，就像原因和结果之间一样&amp;quot;。&amp;lt;ref&amp;gt;Thomson, Sir William. (1851). [https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_dynamical_theory_of_heat.html &amp;quot;On the Dynamical Theory of Heat, with numerical results deduced from Mr Joule’s equivalent of a Thermal Unit, and M. Regnault’s Observations on Steam&amp;quot;] Excerpts. [§§1–14 &amp;amp; §§99–100], ''[[Transactions of the Royal Society of Edinburgh]]'', March 1851, and ''[[Philosophical Magazine|Philosophical Magazine IV]]'', 1852. [from ''Mathematical and Physical Papers'', vol. i, art. XLVIII, pp. 174]&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:——布鲁克斯·迈克尔，[https://web.archive.org/web/20160413033955/http:/www.newscientist.com/article/mg20527511-300-roger-penrose-non-stop-cosmos-non-stop-career/ Roger Penrose: Non-stop cosmos, non-stop career] ''New Scientist'',  2010 年3月10日&lt;br /&gt;
[[文件:Lord Kelvin photograph.jpg|链接=link=Special:FilePath/Lord_Kelvin_photograph.jpg|替代=|缩略图|开尔文爵士在1852年产生了宇宙热寂的概念。]]&lt;br /&gt;
1852年，汤姆森出版了《论自然界中机械能耗散的普遍趋势》，其中他概述了热力学第二定律的基本内容，并总结出“机械运动和用于创造该运动的能量将自然趋于耗散或耗尽”的观点&amp;lt;ref&amp;gt;Thomson, Sir William (1852). [https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_a_universal_tendency.html &amp;quot;On a Universal Tendency in Nature to the Dissipation of Mechanical Energy&amp;quot;] ''[[Proceedings of the Royal Society of Edinburgh]]'' for 19 April 1852, also ''[[Philosophical Magazine]]'', Oct. 1852. [This version from ''Mathematical and Physical Papers'', vol. i, art. 59, pp. 511.]&amp;lt;/ref&amp;gt;。这篇论文中的观点，就其应用于太阳的年龄和宇宙运行动力学而言，吸引了威廉·兰肯和赫尔曼·冯·亥姆霍兹等人。据说他们三人就这个问题交换了意见&amp;lt;ref name=&amp;quot;Energy and Empire&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{Cite book&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title        = Energy and Empire: A Biographical Study of Lord Kelvin&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last         = Smith&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first        = Crosbie&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last2        = Wise&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first2       = M. Norton&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| publisher    = Cambridge University Press&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| year         = 1989&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| isbn         = 978-0-521-26173-9&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| pages        = 500&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| author-link2 = M. Norton Wise&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1862年，汤姆森发表了《论太阳热的年龄》一文，他在文中重申了他对能量不灭（第一定律）和能量普遍耗散（第二定律）的基本信念，还有热量扩散、有用运动(功)的停止，以及通过物质宇宙产生的势能耗尽，同时阐明了他对整个宇宙后果的看法。汤姆森写道:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;如果宇宙是有限的，并且遵循现有的法则，那么结果将不可避免地宇宙的休息和死亡的状态。但是，我们不可能设想宇宙中的物质范围有一个极限；因此，科学指向的是一个无尽的进展，通过一个无尽的空间，将势能转化为可感知的运动，今儿转化为热的，而不是一个单一的有限的机制，像时钟一样慢下来，并永远停止&amp;lt;ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{Cite magazine&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last        = Thomson&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first       = Sir William&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| date        = 5 March 1862&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title       = On the Age of the Sun's Heat&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| url         = https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_age_of_the_suns_heat.html&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| magazine    = [[Macmillan's Magazine]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| volume      = 5&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| pages       = 388–93&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在汤姆森1852年和1862年的论文之后的几年里，亥姆霍兹和兰肯都把这个想法归功于汤姆森。但通过发表观点进一步解读他的论文，他们指出汤姆森认为：宇宙将在 &amp;quot;热寂&amp;quot;（亥姆霍兹）中结束，而这将是 &amp;quot;所有物理现象的结束&amp;quot;。（兰肯）&amp;lt;ref name=&amp;quot;Energy and Empire&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 当前状态 ==&lt;br /&gt;
关于宇宙最终状态的提议取决于对其最终命运的假设，而这些假设在20世纪末和21世纪初有很大的不同。在一个假设的 &amp;quot;开放 &amp;quot;或 &amp;quot;平坦 &amp;quot;的宇宙中，继续无限期地膨胀，预计最终要么发生热寂，要么发生大裂变&amp;lt;ref&amp;gt;Plait, Philip (2008). ''Death from the Skies!''. Viking Adult (published 16 October 2008). p. 259. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-670-01997-7&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。如果宇宙学常数为零，宇宙将在一个非常长的时间尺度内接近绝对零度。然而，如果宇宙学常数是正值，就像最近的观测&amp;lt;ref&amp;gt;Reiss; et al. (1998). &amp;quot;Observational Evidence from Supernovae for an Accelerating Universe and a Cosmological Constant&amp;quot;. ''Astronomical Journal''. '''116''' (3): 1009–1038. arXiv:astro-ph/9805201. Bibcode:1998AJ....116.1009R. doi:10.1086/300499&amp;lt;/ref&amp;gt;（2011年诺贝尔奖）所显示的那样，温度将渐进到一个非零的正值，宇宙将接近一个最大熵的状态，在这个状态下不可能有进一步的做功&amp;lt;ref&amp;gt;Dyson, Lisa; Kleban, Matthew; Susskind, Leonard (12 November 2002). &amp;quot;Disturbing Implications of a Cosmological Constant&amp;quot;. ''Journal of High Energy Physics''. '''2002''' (10): 011. arXiv:hep-th/0208013. Bibcode:2002JHEP...10..011D. doi:10.1088/1126-6708/2002/10/011. S2CID 2344440.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 热寂的时间范围 ==&lt;br /&gt;
从大爆炸到今天，我们认为宇宙中的物质和暗物质集中在恒星、星系和星系团中，并且推测未来依然如此。因此，宇宙并未处于热力学平衡状态，物体可以做功&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;Adams, Fred C.; Laughlin, Gregory (1997). &amp;quot;A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects&amp;quot;. ''Reviews of Modern Physics''. '''69''' (2): 337–72. arXiv:astro-ph/9701131. Bibcode:1997RvMP...69..337A. doi:10.1103/RevModPhys.69.337. S2CID 12173790&amp;lt;/ref&amp;gt;。由于霍金辐射，一个大约1个星系质量（10&amp;lt;sup&amp;gt;11&amp;lt;/sup&amp;gt;个太阳质量）的超大质量黑洞的衰减时间是10&amp;lt;sup&amp;gt;100&amp;lt;/sup&amp;gt;年左右&amp;lt;ref&amp;gt;See in particular equation (27) in Page, Don N. (15 January 1976). &amp;quot;Particle emission rates from a black hole: Massless particles from an uncharged, nonrotating hole&amp;quot;. ''Physical Review D''. '''13''' (2): 198–206. Bibcode:1976PhRvD..13..198P. doi:10.1103/PhysRevD.13.198.&amp;lt;/ref&amp;gt;，所以熵至少可以产生到那个时候。据预测，宇宙中的一些大型黑洞在星系超级星系团的坍缩过程中会继续增长，最大可能达到10&amp;lt;sup&amp;gt;14&amp;lt;/sup&amp;gt;M☉。即使是这些黑洞，也会在长达10&amp;lt;sup&amp;gt;106&amp;lt;/sup&amp;gt;年的时间范围内消失&amp;lt;ref&amp;gt;Frautschi, Steven (13 August 1982). &amp;quot;Entropy in an Expanding Universe&amp;quot; (PDF). ''Science''. '''217''' (4560): 593–9. Bibcode:1982Sci...217..593F. doi:10.1126/science.217.4560.593. JSTOR 1688892. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 17817517&amp;lt;/nowiki&amp;gt;. S2CID 27717447. &amp;lt;q&amp;gt;Since we have assumed a maximum scale of gravitational binding—for instance, superclusters of galaxies—black hole formation eventually comes to an end in our model, with masses of up to 10&amp;lt;sup&amp;gt;14&amp;lt;/sup&amp;gt;&amp;lt;var&amp;gt;M&amp;lt;/var&amp;gt;&amp;lt;sub&amp;gt;☉&amp;lt;/sub&amp;gt; ... the timescale for black holes to radiate away all their energy ranges ... to 10&amp;lt;sup&amp;gt;106&amp;lt;/sup&amp;gt; years for black holes of up to 10&amp;lt;sup&amp;gt;14&amp;lt;/sup&amp;gt;&amp;lt;var&amp;gt;M&amp;lt;/var&amp;gt;&amp;lt;sub&amp;gt;☉&amp;lt;/sub&amp;gt;&amp;lt;/q&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;。在那之后，宇宙就进入了所谓的黑暗时代，预计将主要由光子和轻子的稀薄气体组成&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;。由于只剩下非常分散的物质，宇宙的活动将急剧减少，能量水平极低，时间尺度极长。从推测上看，宇宙有可能进入第二个膨胀时代，或者假设目前的真空状态是假真空，那么真空可能会衰变为低能量状态&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;。也有可能，熵的产生将停止，宇宙将达到热寂&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;nowiki&amp;gt;。另一个宇宙可能是由随机量子波动或量子隧道在大约[math]\displaystyle 10^{10^{10^{56}}}[/math]年内产生的&amp;lt;/nowiki&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Carroll, Sean M.; Chen, Jennifer (October 2004). &amp;quot;Spontaneous Inflation and Origin of the Arrow of Time&amp;quot;. Bibcode:2004hep.th...10270C&amp;lt;/ref&amp;gt;。有人认为，在漫长的时间里，自发的熵减少最终会庞加莱递归定理&amp;lt;ref&amp;gt;Poincaré, Henri (1890). &amp;quot;Sur le problème des trois corps et les équations de la dynamique&amp;quot;. ''Acta Mathematica''. '''13''': A3–A270.&amp;lt;/ref&amp;gt;、热波动&amp;lt;ref&amp;gt;Tegmark, Max (2003). &amp;quot;Parallel Universes&amp;quot;. ''Scientific American''. '''288''' (2003): 40–51. arXiv:astro-ph/0302131. Bibcode:2003SciAm.288e..40T. doi:10.1038/scientificamerican0503-40. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 12701329&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Tegmark, Max (May 2003). &amp;quot;Parallel Universes&amp;quot;. ''Scientific American''. '''288''' (5): 40–51. arXiv:astro-ph/0302131. Bibcode:2003SciAm.288e..40T. doi:10.1038/scientificamerican0503-40&amp;lt;nowiki/&amp;gt;PMID 12701329&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Werlang, T.; Ribeiro, G. A. 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S2CID 16984680.&amp;lt;/ref&amp;gt;的作用下发生。然而，这种情况被描述为 &amp;quot;高度推测，很可能是错误的，[而且]完全无法测试。&amp;lt;ref&amp;gt;Pimbblet, Kevin (3 September 2015). &amp;quot;The fate of the universe: heat death, Big Rip or cosmic consciousness?&amp;quot;. ''The Conversation''.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;quot;肖恩-M-卡罗尔最初是这种想法的倡导者，但现在不再支持它了&amp;lt;ref&amp;gt;Carroll, Sean (27 January 2014). ''Sean Carroll, &amp;quot;Fluctuations in de Sitter Space&amp;quot; FQXi conference 2014 in Vieques''. FQXi.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Boddy, Kimberly K.; Carroll, Sean M.; Pollack, Jason (2014). &amp;quot;De Sitter Space Without Dynamical Quantum Fluctuations&amp;quot;. arXiv:1405.0298 [hep-th].&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 反对观点 ==&lt;br /&gt;
马克斯·普朗克写道，&amp;quot;宇宙的熵 &amp;quot;这个短语没有任何意义，因为它无法有准确的定义&amp;lt;ref&amp;gt;Uffink, Jos (2003). &amp;quot;Irreversibility and the Second Law of Thermodynamics&amp;quot;. In Greven, Andreas; Warnecke, Gerald; Keller, Gerhard (eds.). ''Entropy (Princeton Series in Applied Mathematics)''. Princeton University Press. p. 129. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-691-11338-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;. &amp;lt;q&amp;gt;The importance of Planck's Vorlesungen über Thermodynamik (Planck 1897) can hardly be [over]estimated. The book has gone through 11 editions, from 1897 until 1964, and still remains the most authoritative exposition of classical thermodynamics.&amp;lt;/q&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Planck, Max (1903). ''Treatise on Thermodynamics''. Translated by Ogg, Alexander. London : Longmans, Green. p. 101.&amp;lt;/ref&amp;gt;。最近，沃尔特·格兰迪写道：&amp;quot;谈论一个我们仍然了解甚少的宇宙的熵是相当冒昧的，我们想知道，对于一个在整个存在过程中从未处于平衡状态的宇宙及其主要成分，人们如何定义热力学熵。&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;Grandy, Walter T., Jr. (2008). ''Entropy and the Time Evolution of Macroscopic Systems''. Oxford University Press. p. 151. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-19-954617-6&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;根据蒂萨的说法 &amp;quot;如果一个孤立的系统不处于平衡状态，我们就不能把熵与它联系起来&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;Tisza, László (1966). ''Generalized Thermodynamics''. MIT Press. p. 41. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-262-20010-3&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。布赫达尔写道：&amp;quot;‘宇宙可以被视为一个封闭的热力学系统’，这是一个完全不合理的假设。&amp;lt;ref&amp;gt;Buchdahl, H. A. (1966). ''The Concepts of Classical Thermodynamics''. Cambridge University Press. p. 97. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-521-11519-3&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;quot;根据加拉沃蒂的说法：&amp;quot;......对于失去平衡的系统，即使在静止状态下，也没有普遍接受的熵的概念。&amp;lt;ref&amp;gt;Gallavotti, Giovanni (1999). ''Statistical Mechanics: A Short Treatise''. Springer. p. 290. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-3-540-64883-3&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;quot;在讨论一般的非平衡状态的熵问题时，艾略特-H-列布和雅克布·英格瓦森表达了他们的观点如下：&amp;quot;尽管大多数物理学家相信有这样一个非平衡熵，但到目前为止，已经证明不可能以一种明显令人满意的方式来定义它。”&amp;lt;ref&amp;gt;Lieb, Elliott H.; Yngvason, Jakob (2003). &amp;quot;The entropy of classical thermodynamics&amp;quot;. In Greven, Andreas; Warnecke, Gerald; Keller, Gerhard (eds.). ''Entropy (Princeton Series in Applied Mathematics)''. Princeton University Press. p. 190. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-691-11338-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;在兰茨伯格看来 &amp;quot;第三个误解是，热力学，特别是熵的概念，不需要进一步探究就可以适用于整个宇宙。...... 这些问题有一定的吸引力，但答案都是猜测，并且超出了本书的范围&amp;quot;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2010年对熵状态的一份分析表明，&amp;quot;一般引力场的熵仍不为人所知&amp;quot;，&amp;quot;引力熵很难量化&amp;quot;。该分析考虑了估算所需的几种可能的假设，并且表明可观测宇宙的熵比之前想象的要多。这是因为分析的结论是：超大质量黑洞是最大的贡献者&amp;lt;ref&amp;gt;Egan, Chas A.; Lineweaver, Charles H. (2010). &amp;quot;A Larger Estimate of the Entropy of the Universe&amp;quot;. ''The Astrophysical Journal'' (published 3 February 2010). '''710''' (2): 1825–34 [1826]. arXiv:0909.3983. Bibcode:2010ApJ...710.1825E. doi:10.1088/0004-637X/710/2/1825. S2CID 1274173.&amp;lt;/ref&amp;gt;。李 · 斯莫林更进一步说：&amp;quot;人们早就知道，引力对于防止宇宙进入热平衡非常重要。引力束缚系统具有负的比热——也就是说，当能量消失时，其组分的速度会增加。...... 这样的系统不会演化到均匀的平衡状态。相反，随着它被分割成子系统，它会变得越来越结构化和异质化&amp;lt;ref&amp;gt;Smolin, Lee (2014). &amp;quot;Time, laws, and future of cosmology&amp;quot;. ''Physics Today''. '''67''' (3): 38–43 [42]. Bibcode:2014PhT....67c..38S. doi:10.1063/pt.3.2310.&amp;lt;/ref&amp;gt;。最近在一个相对简单的封闭系统中的非平衡稳态的实验发现，也支持了这一观点。 可以预期的是，一个被分割成子系统的孤立系统不一定能达到热力学平衡并保持在非平衡稳态。熵将从一个子系统传递到另一个子系统，但其产生量将为零，这与热力学第二定律并不矛盾&amp;lt;ref&amp;gt;Lemishko, Sergey S.; Lemishko, Alexander S. (2017). &amp;quot;Cu2+/Cu+ Redox Battery Utilizing Low-Potential External Heat for Recharge&amp;quot;. ''The Journal of Physical Chemistry C'' (published 30 January 2017). '''121''' (6): 3234–3240. doi:10.1021/acs.jpcc.6b12317.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Lemishko, Sergey S.; Lemishko, Alexander S. (2020). &amp;quot;Non-equilibrium steady state in closed system with reversible reactions: Mechanism, kinetics and its possible application for energy conversion&amp;quot;. ''Results in Chemistry'' (published 8 February 2020). '''2''': 100031. doi:10.1016/j.rechem.2020.100031.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 引用 ==&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E7%83%AD%E5%AF%82&amp;diff=27004</id>
		<title>热寂</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E7%83%AD%E5%AF%82&amp;diff=27004"/>
		<updated>2021-10-19T13:44:23Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：修改公式异常&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条暂由彩云小译翻译，翻译字数共2403，由Fernando审校。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''宇宙的热寂'''，也被称为大寒或大冻结&amp;lt;ref&amp;gt;[http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_fate.html WMAP – Fate of the Universe], ''WMAP's Universe'', [[NASA]]. Accessed online July 17, 2008.&amp;lt;/ref&amp;gt;，是对宇宙最终命运的猜测，这表明宇宙将进化到没有热力学自由能的状态，因此将无法维持熵增的过程。热寂并不意味着任何特定的绝对温度; 它只要求温差或其他过程可能不再被利用来进行做工。用物理学的语言来说，此时宇宙达到热力学平衡（最大熵）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果宇宙的拓扑结构是开放的或平坦的，或者如果暗能量是一个正的宇宙学常数（两者都与目前的数据一致），宇宙将永远继续膨胀，预计会出现热寂&amp;lt;ref name=&amp;quot;DftS&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
Plait, Philip (2008). ''Death from the Skies!''. Viking Adult (published 16 October 2008). p. 259. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-670-01997-7&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。也就是说，宇宙在很长一段时间后会冷却到很低的温度保持平衡。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热寂的假设源于开尔文勋爵的想法，他在19世纪50年代将热力学理论作为自然界的机械能量损失（体现在热力学的前两个定律中）的解释，并将其外推到全球范围内的更大过程。&lt;br /&gt;
==概念==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热寂的概念是基于这样的观察：宇宙的重力势能，也被称为主要储存在重子中的静止质量，会进行自我重力式地收缩并加热到越来越高的温度。因此，越来越小、越来越热的重子以指数级的加速度 &amp;quot;蒸发 &amp;quot;到看似膨胀的环境空间中，成为光子。所以，最终宇宙将由零频率的光子组成。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的变化都是相对的。相对于我们常见的物质标准，宇宙正在扩张; 相对于宇宙的大小，我们的物质标准在不断缩小。“膨胀宇宙”理论也可以称为“收缩原子”理论。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
那么，让我们把整个宇宙作为我们的恒定标准，并采用一个宇宙存在的观点，其身体由星系间的空间组成，并随着它们的膨胀而膨胀。或者更确切地说，我们现在必须说它保持了同样的规模，因为它不会承认是它改变了。观察这几千万年的历史，它看到我们在缩小：原子、动物、行星，甚至星系，都同样在缩小。只有星系间的空间保持不变。地球绕着太阳旋转，轨道越来越小。把它不断变化的演变当作一个固定的时间单位是荒谬的。宇宙的存在将自然地把他的长度和时间单位联系起来，使光速保持不变。而我们的岁月将在宇宙的时间尺度上以几何级数递减。在那个尺度上，人的生命变得越来越短暂， 他的三十岁和十岁是一个不断减少的限额。由于几何级数的特性，我们的无限年数加起来将是一个有限的宇宙时间；因此，我们应该称之为永恒的结束只是宇宙日历中一个普通的有限日期。但是在那一天，宇宙在我们的推算中已经膨胀到无穷大，而我们在宇宙存在的推算中已经缩小到什么也没有。(只提供英文版本)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果静止质量减少了 Δ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;就会产生''E'' = ''c''&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt;Δ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;的动能。如果我们用辐射能''E'' 的产生代替动能''E''的产生，情况也是一样的。继续这一论证思路，我们可以设想，一个物体的全部静止质量''m'' 转化为能量的可能性。于是 ''E'' = ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;''c''&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt;的能量会被产生，而物体整个的静止质量就会消失。&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
亚瑟·爱丁顿曾经描述过重子蒸发的指数加速:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
我们行走在生命的舞台上，为了宇宙观众的利益而进行戏剧表演。随着场景的发展，它注意到演员变得越来越小，动作也越来越快。当最后一幕开始时，幕布升起，侏儒演员以疯狂的速度冲过他们的角色。越来越小。越来越快。发生了最后一次强烈的激动的微观模糊现象。然后就什么都没有了。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——亚瑟·爱丁顿. [https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.220736/page/n105/mode/2up The Expanding Universe] CUP, 1933年，90–92页&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然机械能是不可破坏的，但它有一个普遍的耗散趋势，这在整个系统中导致了热量的逐渐增加和扩散、运动的停止和物质宇宙的势能的耗尽。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——[https://dokumen.pub/qdownload/international-encyclopedia-of-unified-science-vol-1-nos-6-10.html International Encyclopedia of Unified Science] Vol. 1, nos. 6–10, University of Chicago Press, 1955, p. 460&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在所有重子蒸发之后，由此产生的零频率光子浴与空的空间无异，它们将凝结成新的质子。每个质子都有几英里宽，它们将经历另一个长达138亿年的指数加速收缩和蒸发过程。就这样无休止地进行下去：&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——汤姆森·威廉，[http://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_age_of_the_suns_heat.html 论太阳热能的年龄]， 麦克米伦杂志，1862年3月5日，388–93页&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
根据标准观点，暗能量将引导宇宙进入永恒的加速膨胀状态。每一点物质最终都会与其他每一点失去联系。彭罗斯说: &amp;quot;这一切在我看来都令人难以置信的无聊。&amp;quot;然后他在其中发现了一些有趣的东西：在宇宙的终点，唯一剩下的粒子将是无质量的。这意味着所有存在的事物都将以光速旅行，使时间的流动变得毫无意义。经过一些数学上的无限操作，跳出了一个永无止境的宇宙，而新的大爆炸是一个宇宙消亡的必然结果。在彭罗斯的理论中，一个宇宙导致了另一个宇宙。他说：&amp;quot;我曾经说这是一个疯狂的计划，但我现在开始相信它了。“ &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——布鲁克斯·迈克尔，[https://web.archive.org/web/20160413033955/http:/www.newscientist.com/article/mg20527511-300-roger-penrose-non-stop-cosmos-non-stop-career/ Roger Penrose: Non-stop cosmos, non-stop career]，《新科学家》，2010年3月10日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
==概念的起源==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热寂的概念来源于热力学第二定律，其中一种说法认为，在一个孤立的系统中，熵有增加的趋势。由此，该假说暗示，如果宇宙持续足够长的时间，它将渐进地接近所有能量都均匀分布的状态。换句话说，根据这一假设，自然界中存在着机械能（运动）耗散（能量转化）为热能的趋势。因此，通过推断就有了这样一种观点，即随着时间的推移，宇宙的机械运动会因为第二定律的作用而转化为热能然后耗尽。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
“宇宙中的所有物体都会冷却，最终变得太冷而无法支持生命”，这一猜想似乎是由法国天文学家让-西尔万-贝利于1777年在其关于天文学历史的著作中以及随后与伏尔泰的通信中首次提出的。在贝利看来，所有行星都有内部热量，现在正处于某种特定的冷却阶段。例如，木星仍然太热，在数千年内都不会出现生命，而月球已经太冷了。在这一观点中，最终状态被描述为一种 &amp;quot;平衡 &amp;quot;状态，在这种平衡中，所有的运动都停止了。&amp;lt;ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
Brush, Stephen G. (1996). ''A History of Modern Planetary Physics: Nebulous Earth''. '''1'''. Cambridge University Press. p. 77. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-521-44171-1&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
然而，热寂作为热力学定律的后果的想法最早是在1851年由开尔文勋爵(William Thomson)以宽松的术语提出的，他进一步把萨迪 · 卡诺(1824年)、詹姆斯 · 朱尔(1843年)和鲁道夫 · 克劳修斯(1850年)的机械能损失观点进行理论化。在接下来的十年里，赫尔曼·冯·亥姆霍兹和威廉 · 兰金详细阐述了汤姆森的观点。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===历史===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
宇宙热寂的概念来源于对前两个热力学定律在宇宙过程中的应用的讨论。特别是在1851年，开尔文勋爵根据最近关于热的动力学理论的实验，概述了这一观点：&amp;quot;热不是一种物质，而是机械效应的一种动力学形式，我们察觉到机械功和热之间必然存在等价关系，就像原因和结果之间一样&amp;quot;。&amp;lt;ref&amp;gt;Thomson, Sir William. (1851). [https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_dynamical_theory_of_heat.html &amp;quot;On the Dynamical Theory of Heat, with numerical results deduced from Mr Joule’s equivalent of a Thermal Unit, and M. Regnault’s Observations on Steam&amp;quot;] Excerpts. [§§1–14 &amp;amp; §§99–100], ''[[Transactions of the Royal Society of Edinburgh]]'', March 1851, and ''[[Philosophical Magazine|Philosophical Magazine IV]]'', 1852. [from ''Mathematical and Physical Papers'', vol. i, art. XLVIII, pp. 174]&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:——布鲁克斯·迈克尔，[https://web.archive.org/web/20160413033955/http:/www.newscientist.com/article/mg20527511-300-roger-penrose-non-stop-cosmos-non-stop-career/ Roger Penrose: Non-stop cosmos, non-stop career] ''New Scientist'',  2010 年3月10日&lt;br /&gt;
[[文件:Lord Kelvin photograph.jpg|链接=link=Special:FilePath/Lord_Kelvin_photograph.jpg|替代=|缩略图|开尔文爵士在1852年产生了宇宙热寂的概念。]]&lt;br /&gt;
1852年，汤姆森出版了《论自然界中机械能耗散的普遍趋势》，其中他概述了热力学第二定律的基本内容，并总结出“机械运动和用于创造该运动的能量将自然趋于耗散或耗尽”的观点&amp;lt;ref&amp;gt;Thomson, Sir William (1852). [https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_a_universal_tendency.html &amp;quot;On a Universal Tendency in Nature to the Dissipation of Mechanical Energy&amp;quot;] ''[[Proceedings of the Royal Society of Edinburgh]]'' for 19 April 1852, also ''[[Philosophical Magazine]]'', Oct. 1852. [This version from ''Mathematical and Physical Papers'', vol. i, art. 59, pp. 511.]&amp;lt;/ref&amp;gt;。这篇论文中的观点，就其应用于太阳的年龄和宇宙运行动力学而言，吸引了威廉·兰肯和赫尔曼·冯·亥姆霍兹等人。据说他们三人就这个问题交换了意见&amp;lt;ref name=&amp;quot;Energy and Empire&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{Cite book&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title        = Energy and Empire: A Biographical Study of Lord Kelvin&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last         = Smith&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first        = Crosbie&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last2        = Wise&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first2       = M. Norton&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| publisher    = Cambridge University Press&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| year         = 1989&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| isbn         = 978-0-521-26173-9&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| pages        = 500&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| author-link2 = M. Norton Wise&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1862年，汤姆森发表了《论太阳热的年龄》一文，他在文中重申了他对能量不灭（第一定律）和能量普遍耗散（第二定律）的基本信念，还有热量扩散、有用运动(功)的停止，以及通过物质宇宙产生的势能耗尽，同时阐明了他对整个宇宙后果的看法。汤姆森写道:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;如果宇宙是有限的，并且遵循现有的法则，那么结果将不可避免地宇宙的休息和死亡的状态。但是，我们不可能设想宇宙中的物质范围有一个极限；因此，科学指向的是一个无尽的进展，通过一个无尽的空间，将势能转化为可感知的运动，今儿转化为热的，而不是一个单一的有限的机制，像时钟一样慢下来，并永远停止&amp;lt;ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{Cite magazine&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last        = Thomson&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first       = Sir William&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| date        = 5 March 1862&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title       = On the Age of the Sun's Heat&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| url         = https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_age_of_the_suns_heat.html&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| magazine    = [[Macmillan's Magazine]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| volume      = 5&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| pages       = 388–93&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在汤姆森1852年和1862年的论文之后的几年里，亥姆霍兹和兰肯都把这个想法归功于汤姆森。但通过发表观点进一步解读他的论文，他们指出汤姆森认为：宇宙将在 &amp;quot;热寂&amp;quot;（亥姆霍兹）中结束，而这将是 &amp;quot;所有物理现象的结束&amp;quot;。（兰肯）&amp;lt;ref name=&amp;quot;Energy and Empire&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 当前状态 ==&lt;br /&gt;
关于宇宙最终状态的提议取决于对其最终命运的假设，而这些假设在20世纪末和21世纪初有很大的不同。在一个假设的 &amp;quot;开放 &amp;quot;或 &amp;quot;平坦 &amp;quot;的宇宙中，继续无限期地膨胀，预计最终要么发生热寂，要么发生大裂变&amp;lt;ref&amp;gt;Plait, Philip (2008). ''Death from the Skies!''. Viking Adult (published 16 October 2008). p. 259. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-670-01997-7&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。如果宇宙学常数为零，宇宙将在一个非常长的时间尺度内接近绝对零度。然而，如果宇宙学常数是正值，就像最近的观测&amp;lt;ref&amp;gt;Reiss; et al. (1998). &amp;quot;Observational Evidence from Supernovae for an Accelerating Universe and a Cosmological Constant&amp;quot;. ''Astronomical Journal''. '''116''' (3): 1009–1038. arXiv:astro-ph/9805201. Bibcode:1998AJ....116.1009R. doi:10.1086/300499&amp;lt;/ref&amp;gt;（2011年诺贝尔奖）所显示的那样，温度将渐进到一个非零的正值，宇宙将接近一个最大熵的状态，在这个状态下不可能有进一步的做功&amp;lt;ref&amp;gt;Dyson, Lisa; Kleban, Matthew; Susskind, Leonard (12 November 2002). &amp;quot;Disturbing Implications of a Cosmological Constant&amp;quot;. ''Journal of High Energy Physics''. '''2002''' (10): 011. arXiv:hep-th/0208013. Bibcode:2002JHEP...10..011D. doi:10.1088/1126-6708/2002/10/011. S2CID 2344440.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 热寂的时间范围 ==&lt;br /&gt;
从大爆炸到今天，我们认为宇宙中的物质和暗物质集中在恒星、星系和星系团中，并且推测未来依然如此。因此，宇宙并未处于热力学平衡状态，物体可以做功&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;Adams, Fred C.; Laughlin, Gregory (1997). &amp;quot;A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects&amp;quot;. ''Reviews of Modern Physics''. '''69''' (2): 337–72. arXiv:astro-ph/9701131. Bibcode:1997RvMP...69..337A. doi:10.1103/RevModPhys.69.337. S2CID 12173790&amp;lt;/ref&amp;gt;。由于霍金辐射，一个大约1个星系质量（10&amp;lt;sup&amp;gt;11&amp;lt;/sup&amp;gt;个太阳质量）的超大质量黑洞的衰减时间是10&amp;lt;sup&amp;gt;100&amp;lt;/sup&amp;gt;年左右&amp;lt;ref&amp;gt;See in particular equation (27) in Page, Don N. (15 January 1976). &amp;quot;Particle emission rates from a black hole: Massless particles from an uncharged, nonrotating hole&amp;quot;. ''Physical Review D''. '''13''' (2): 198–206. Bibcode:1976PhRvD..13..198P. doi:10.1103/PhysRevD.13.198.&amp;lt;/ref&amp;gt;，所以熵至少可以产生到那个时候。据预测，宇宙中的一些大型黑洞在星系超级星系团的坍缩过程中会继续增长，最大可能达到10&amp;lt;sup&amp;gt;14&amp;lt;/sup&amp;gt;M☉。即使是这些黑洞，也会在长达10&amp;lt;sup&amp;gt;106&amp;lt;/sup&amp;gt;年的时间范围内消失&amp;lt;ref&amp;gt;Frautschi, Steven (13 August 1982). &amp;quot;Entropy in an Expanding Universe&amp;quot; (PDF). ''Science''. '''217''' (4560): 593–9. Bibcode:1982Sci...217..593F. doi:10.1126/science.217.4560.593. JSTOR 1688892. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 17817517&amp;lt;/nowiki&amp;gt;. S2CID 27717447. &amp;lt;q&amp;gt;Since we have assumed a maximum scale of gravitational binding—for instance, superclusters of galaxies—black hole formation eventually comes to an end in our model, with masses of up to 10&amp;lt;sup&amp;gt;14&amp;lt;/sup&amp;gt;&amp;lt;var&amp;gt;M&amp;lt;/var&amp;gt;&amp;lt;sub&amp;gt;☉&amp;lt;/sub&amp;gt; ... the timescale for black holes to radiate away all their energy ranges ... to 10&amp;lt;sup&amp;gt;106&amp;lt;/sup&amp;gt; years for black holes of up to 10&amp;lt;sup&amp;gt;14&amp;lt;/sup&amp;gt;&amp;lt;var&amp;gt;M&amp;lt;/var&amp;gt;&amp;lt;sub&amp;gt;☉&amp;lt;/sub&amp;gt;&amp;lt;/q&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;。在那之后，宇宙就进入了所谓的黑暗时代，预计将主要由光子和轻子的稀薄气体组成&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;。由于只剩下非常分散的物质，宇宙的活动将急剧减少，能量水平极低，时间尺度极长。从推测上看，宇宙有可能进入第二个膨胀时代，或者假设目前的真空状态是假真空，那么真空可能会衰变为低能量状态&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;。也有可能，熵的产生将停止，宇宙将达到热寂&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;nowiki&amp;gt;。另一个宇宙可能是由随机量子波动或量子隧道在大约[math]{\displaystyle 10^{10^{10^{56}}}}[/math]年内产生的&amp;lt;/nowiki&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Carroll, Sean M.; Chen, Jennifer (October 2004). &amp;quot;Spontaneous Inflation and Origin of the Arrow of Time&amp;quot;. Bibcode:2004hep.th...10270C&amp;lt;/ref&amp;gt;。有人认为，在漫长的时间里，自发的熵减少最终会庞加莱递归定理&amp;lt;ref&amp;gt;Poincaré, Henri (1890). &amp;quot;Sur le problème des trois corps et les équations de la dynamique&amp;quot;. ''Acta Mathematica''. '''13''': A3–A270.&amp;lt;/ref&amp;gt;、热波动&amp;lt;ref&amp;gt;Tegmark, Max (2003). &amp;quot;Parallel Universes&amp;quot;. ''Scientific American''. '''288''' (2003): 40–51. arXiv:astro-ph/0302131. Bibcode:2003SciAm.288e..40T. doi:10.1038/scientificamerican0503-40. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 12701329&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Tegmark, Max (May 2003). &amp;quot;Parallel Universes&amp;quot;. ''Scientific American''. '''288''' (5): 40–51. arXiv:astro-ph/0302131. Bibcode:2003SciAm.288e..40T. doi:10.1038/scientificamerican0503-40&amp;lt;nowiki/&amp;gt;PMID 12701329&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Werlang, T.; Ribeiro, G. A. P.; Rigolin, Gustavo (2013). &amp;quot;Interplay between quantum phase transitions and the behavior of quantum correlations at finite temperatures&amp;quot;. ''International Journal of Modern Physics B''. '''27''' (1n03): 1345032. arXiv:1205.1046. Bibcode:2013IJMPB..2745032W. doi:10.1142/S021797921345032X. S2CID 119264198.&amp;lt;/ref&amp;gt;、和波动定理&amp;lt;ref&amp;gt;Xiu-San Xing (1 November 2007). &amp;quot;Spontaneous entropy decrease and its statistical formula&amp;quot;. arXiv:0710.4624 [cond-mat.stat-mech].&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Linde, Andrei (2007). &amp;quot;Sinks in the landscape, Boltzmann brains and the cosmological constant problem&amp;quot;. ''Journal of Cosmology and Astroparticle Physics''. '''2007''' (1): 022. arXiv:hep-th/0611043. Bibcode:2007JCAP...01..022L. CiteSeerX 10.1.1.266.8334. doi:10.1088/1475-7516/2007/01/022. S2CID 16984680.&amp;lt;/ref&amp;gt;的作用下发生。然而，这种情况被描述为 &amp;quot;高度推测，很可能是错误的，[而且]完全无法测试。&amp;lt;ref&amp;gt;Pimbblet, Kevin (3 September 2015). &amp;quot;The fate of the universe: heat death, Big Rip or cosmic consciousness?&amp;quot;. ''The Conversation''.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;quot;肖恩-M-卡罗尔最初是这种想法的倡导者，但现在不再支持它了&amp;lt;ref&amp;gt;Carroll, Sean (27 January 2014). ''Sean Carroll, &amp;quot;Fluctuations in de Sitter Space&amp;quot; FQXi conference 2014 in Vieques''. FQXi.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Boddy, Kimberly K.; Carroll, Sean M.; Pollack, Jason (2014). &amp;quot;De Sitter Space Without Dynamical Quantum Fluctuations&amp;quot;. arXiv:1405.0298 [hep-th].&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 反对观点 ==&lt;br /&gt;
马克斯·普朗克写道，&amp;quot;宇宙的熵 &amp;quot;这个短语没有任何意义，因为它无法有准确的定义&amp;lt;ref&amp;gt;Uffink, Jos (2003). &amp;quot;Irreversibility and the Second Law of Thermodynamics&amp;quot;. In Greven, Andreas; Warnecke, Gerald; Keller, Gerhard (eds.). ''Entropy (Princeton Series in Applied Mathematics)''. Princeton University Press. p. 129. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-691-11338-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;. &amp;lt;q&amp;gt;The importance of Planck's Vorlesungen über Thermodynamik (Planck 1897) can hardly be [over]estimated. The book has gone through 11 editions, from 1897 until 1964, and still remains the most authoritative exposition of classical thermodynamics.&amp;lt;/q&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Planck, Max (1903). ''Treatise on Thermodynamics''. Translated by Ogg, Alexander. London : Longmans, Green. p. 101.&amp;lt;/ref&amp;gt;。最近，沃尔特·格兰迪写道：&amp;quot;谈论一个我们仍然了解甚少的宇宙的熵是相当冒昧的，我们想知道，对于一个在整个存在过程中从未处于平衡状态的宇宙及其主要成分，人们如何定义热力学熵。&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;Grandy, Walter T., Jr. (2008). ''Entropy and the Time Evolution of Macroscopic Systems''. Oxford University Press. p. 151. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-19-954617-6&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;根据蒂萨的说法 &amp;quot;如果一个孤立的系统不处于平衡状态，我们就不能把熵与它联系起来&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;Tisza, László (1966). ''Generalized Thermodynamics''. MIT Press. p. 41. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-262-20010-3&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。布赫达尔写道：&amp;quot;‘宇宙可以被视为一个封闭的热力学系统’，这是一个完全不合理的假设。&amp;lt;ref&amp;gt;Buchdahl, H. A. (1966). ''The Concepts of Classical Thermodynamics''. Cambridge University Press. p. 97. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-521-11519-3&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;quot;根据加拉沃蒂的说法：&amp;quot;......对于失去平衡的系统，即使在静止状态下，也没有普遍接受的熵的概念。&amp;lt;ref&amp;gt;Gallavotti, Giovanni (1999). ''Statistical Mechanics: A Short Treatise''. Springer. p. 290. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-3-540-64883-3&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;quot;在讨论一般的非平衡状态的熵问题时，艾略特-H-列布和雅克布·英格瓦森表达了他们的观点如下：&amp;quot;尽管大多数物理学家相信有这样一个非平衡熵，但到目前为止，已经证明不可能以一种明显令人满意的方式来定义它。”&amp;lt;ref&amp;gt;Lieb, Elliott H.; Yngvason, Jakob (2003). &amp;quot;The entropy of classical thermodynamics&amp;quot;. In Greven, Andreas; Warnecke, Gerald; Keller, Gerhard (eds.). ''Entropy (Princeton Series in Applied Mathematics)''. Princeton University Press. p. 190. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-691-11338-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;在兰茨伯格看来 &amp;quot;第三个误解是，热力学，特别是熵的概念，不需要进一步探究就可以适用于整个宇宙。...... 这些问题有一定的吸引力，但答案都是猜测，并且超出了本书的范围&amp;quot;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2010年对熵状态的一份分析表明，&amp;quot;一般引力场的熵仍不为人所知&amp;quot;，&amp;quot;引力熵很难量化&amp;quot;。该分析考虑了估算所需的几种可能的假设，并且表明可观测宇宙的熵比之前想象的要多。这是因为分析的结论是：超大质量黑洞是最大的贡献者&amp;lt;ref&amp;gt;Egan, Chas A.; Lineweaver, Charles H. (2010). &amp;quot;A Larger Estimate of the Entropy of the Universe&amp;quot;. ''The Astrophysical Journal'' (published 3 February 2010). '''710''' (2): 1825–34 [1826]. arXiv:0909.3983. Bibcode:2010ApJ...710.1825E. doi:10.1088/0004-637X/710/2/1825. S2CID 1274173.&amp;lt;/ref&amp;gt;。李 · 斯莫林更进一步说：&amp;quot;人们早就知道，引力对于防止宇宙进入热平衡非常重要。引力束缚系统具有负的比热——也就是说，当能量消失时，其组分的速度会增加。...... 这样的系统不会演化到均匀的平衡状态。相反，随着它被分割成子系统，它会变得越来越结构化和异质化&amp;lt;ref&amp;gt;Smolin, Lee (2014). &amp;quot;Time, laws, and future of cosmology&amp;quot;. ''Physics Today''. '''67''' (3): 38–43 [42]. Bibcode:2014PhT....67c..38S. doi:10.1063/pt.3.2310.&amp;lt;/ref&amp;gt;。最近在一个相对简单的封闭系统中的非平衡稳态的实验发现，也支持了这一观点。 可以预期的是，一个被分割成子系统的孤立系统不一定能达到热力学平衡并保持在非平衡稳态。熵将从一个子系统传递到另一个子系统，但其产生量将为零，这与热力学第二定律并不矛盾&amp;lt;ref&amp;gt;Lemishko, Sergey S.; Lemishko, Alexander S. (2017). &amp;quot;Cu2+/Cu+ Redox Battery Utilizing Low-Potential External Heat for Recharge&amp;quot;. ''The Journal of Physical Chemistry C'' (published 30 January 2017). '''121''' (6): 3234–3240. doi:10.1021/acs.jpcc.6b12317.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Lemishko, Sergey S.; Lemishko, Alexander S. (2020). &amp;quot;Non-equilibrium steady state in closed system with reversible reactions: Mechanism, kinetics and its possible application for energy conversion&amp;quot;. ''Results in Chemistry'' (published 8 February 2020). '''2''': 100031. doi:10.1016/j.rechem.2020.100031.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 引用 ==&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E7%83%AD%E5%AF%82&amp;diff=27003</id>
		<title>热寂</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E7%83%AD%E5%AF%82&amp;diff=27003"/>
		<updated>2021-10-19T13:43:02Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：修改引用中的部分异常&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条暂由彩云小译翻译，翻译字数共2403，由Fernando审校。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''宇宙的热寂'''，也被称为大寒或大冻结&amp;lt;ref&amp;gt;[http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_fate.html WMAP – Fate of the Universe], ''WMAP's Universe'', [[NASA]]. Accessed online July 17, 2008.&amp;lt;/ref&amp;gt;，是对宇宙最终命运的猜测，这表明宇宙将进化到没有热力学自由能的状态，因此将无法维持熵增的过程。热寂并不意味着任何特定的绝对温度; 它只要求温差或其他过程可能不再被利用来进行做工。用物理学的语言来说，此时宇宙达到热力学平衡（最大熵）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果宇宙的拓扑结构是开放的或平坦的，或者如果暗能量是一个正的宇宙学常数（两者都与目前的数据一致），宇宙将永远继续膨胀，预计会出现热寂&amp;lt;ref name=&amp;quot;DftS&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
Plait, Philip (2008). ''Death from the Skies!''. Viking Adult (published 16 October 2008). p. 259. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-670-01997-7&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。也就是说，宇宙在很长一段时间后会冷却到很低的温度保持平衡。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热寂的假设源于开尔文勋爵的想法，他在19世纪50年代将热力学理论作为自然界的机械能量损失（体现在热力学的前两个定律中）的解释，并将其外推到全球范围内的更大过程。&lt;br /&gt;
==概念==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热寂的概念是基于这样的观察：宇宙的重力势能，也被称为主要储存在重子中的静止质量，会进行自我重力式地收缩并加热到越来越高的温度。因此，越来越小、越来越热的重子以指数级的加速度 &amp;quot;蒸发 &amp;quot;到看似膨胀的环境空间中，成为光子。所以，最终宇宙将由零频率的光子组成。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的变化都是相对的。相对于我们常见的物质标准，宇宙正在扩张; 相对于宇宙的大小，我们的物质标准在不断缩小。“膨胀宇宙”理论也可以称为“收缩原子”理论。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
那么，让我们把整个宇宙作为我们的恒定标准，并采用一个宇宙存在的观点，其身体由星系间的空间组成，并随着它们的膨胀而膨胀。或者更确切地说，我们现在必须说它保持了同样的规模，因为它不会承认是它改变了。观察这几千万年的历史，它看到我们在缩小：原子、动物、行星，甚至星系，都同样在缩小。只有星系间的空间保持不变。地球绕着太阳旋转，轨道越来越小。把它不断变化的演变当作一个固定的时间单位是荒谬的。宇宙的存在将自然地把他的长度和时间单位联系起来，使光速保持不变。而我们的岁月将在宇宙的时间尺度上以几何级数递减。在那个尺度上，人的生命变得越来越短暂， 他的三十岁和十岁是一个不断减少的限额。由于几何级数的特性，我们的无限年数加起来将是一个有限的宇宙时间；因此，我们应该称之为永恒的结束只是宇宙日历中一个普通的有限日期。但是在那一天，宇宙在我们的推算中已经膨胀到无穷大，而我们在宇宙存在的推算中已经缩小到什么也没有。(只提供英文版本)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果静止质量减少了 Δ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;就会产生''E'' = ''c''&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt;Δ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;的动能。如果我们用辐射能''E'' 的产生代替动能''E''的产生，情况也是一样的。继续这一论证思路，我们可以设想，一个物体的全部静止质量''m'' 转化为能量的可能性。于是 ''E'' = ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;''c''&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt;的能量会被产生，而物体整个的静止质量就会消失。&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
亚瑟·爱丁顿曾经描述过重子蒸发的指数加速:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
我们行走在生命的舞台上，为了宇宙观众的利益而进行戏剧表演。随着场景的发展，它注意到演员变得越来越小，动作也越来越快。当最后一幕开始时，幕布升起，侏儒演员以疯狂的速度冲过他们的角色。越来越小。越来越快。发生了最后一次强烈的激动的微观模糊现象。然后就什么都没有了。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——亚瑟·爱丁顿. [https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.220736/page/n105/mode/2up The Expanding Universe] CUP, 1933年，90–92页&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然机械能是不可破坏的，但它有一个普遍的耗散趋势，这在整个系统中导致了热量的逐渐增加和扩散、运动的停止和物质宇宙的势能的耗尽。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——[https://dokumen.pub/qdownload/international-encyclopedia-of-unified-science-vol-1-nos-6-10.html International Encyclopedia of Unified Science] Vol. 1, nos. 6–10, University of Chicago Press, 1955, p. 460&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在所有重子蒸发之后，由此产生的零频率光子浴与空的空间无异，它们将凝结成新的质子。每个质子都有几英里宽，它们将经历另一个长达138亿年的指数加速收缩和蒸发过程。就这样无休止地进行下去：&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——汤姆森·威廉，[http://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_age_of_the_suns_heat.html 论太阳热能的年龄]， 麦克米伦杂志，1862年3月5日，388–93页&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
根据标准观点，暗能量将引导宇宙进入永恒的加速膨胀状态。每一点物质最终都会与其他每一点失去联系。彭罗斯说: &amp;quot;这一切在我看来都令人难以置信的无聊。&amp;quot;然后他在其中发现了一些有趣的东西：在宇宙的终点，唯一剩下的粒子将是无质量的。这意味着所有存在的事物都将以光速旅行，使时间的流动变得毫无意义。经过一些数学上的无限操作，跳出了一个永无止境的宇宙，而新的大爆炸是一个宇宙消亡的必然结果。在彭罗斯的理论中，一个宇宙导致了另一个宇宙。他说：&amp;quot;我曾经说这是一个疯狂的计划，但我现在开始相信它了。“ &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——布鲁克斯·迈克尔，[https://web.archive.org/web/20160413033955/http:/www.newscientist.com/article/mg20527511-300-roger-penrose-non-stop-cosmos-non-stop-career/ Roger Penrose: Non-stop cosmos, non-stop career]，《新科学家》，2010年3月10日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
==概念的起源==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热寂的概念来源于热力学第二定律，其中一种说法认为，在一个孤立的系统中，熵有增加的趋势。由此，该假说暗示，如果宇宙持续足够长的时间，它将渐进地接近所有能量都均匀分布的状态。换句话说，根据这一假设，自然界中存在着机械能（运动）耗散（能量转化）为热能的趋势。因此，通过推断就有了这样一种观点，即随着时间的推移，宇宙的机械运动会因为第二定律的作用而转化为热能然后耗尽。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
“宇宙中的所有物体都会冷却，最终变得太冷而无法支持生命”，这一猜想似乎是由法国天文学家让-西尔万-贝利于1777年在其关于天文学历史的著作中以及随后与伏尔泰的通信中首次提出的。在贝利看来，所有行星都有内部热量，现在正处于某种特定的冷却阶段。例如，木星仍然太热，在数千年内都不会出现生命，而月球已经太冷了。在这一观点中，最终状态被描述为一种 &amp;quot;平衡 &amp;quot;状态，在这种平衡中，所有的运动都停止了。&amp;lt;ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
Brush, Stephen G. (1996). ''A History of Modern Planetary Physics: Nebulous Earth''. '''1'''. Cambridge University Press. p. 77. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-521-44171-1&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
然而，热寂作为热力学定律的后果的想法最早是在1851年由开尔文勋爵(William Thomson)以宽松的术语提出的，他进一步把萨迪 · 卡诺(1824年)、詹姆斯 · 朱尔(1843年)和鲁道夫 · 克劳修斯(1850年)的机械能损失观点进行理论化。在接下来的十年里，赫尔曼·冯·亥姆霍兹和威廉 · 兰金详细阐述了汤姆森的观点。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===历史===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
宇宙热寂的概念来源于对前两个热力学定律在宇宙过程中的应用的讨论。特别是在1851年，开尔文勋爵根据最近关于热的动力学理论的实验，概述了这一观点：&amp;quot;热不是一种物质，而是机械效应的一种动力学形式，我们察觉到机械功和热之间必然存在等价关系，就像原因和结果之间一样&amp;quot;。&amp;lt;ref&amp;gt;Thomson, Sir William. (1851). [https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_dynamical_theory_of_heat.html &amp;quot;On the Dynamical Theory of Heat, with numerical results deduced from Mr Joule’s equivalent of a Thermal Unit, and M. Regnault’s Observations on Steam&amp;quot;] Excerpts. [§§1–14 &amp;amp; §§99–100], ''[[Transactions of the Royal Society of Edinburgh]]'', March 1851, and ''[[Philosophical Magazine|Philosophical Magazine IV]]'', 1852. [from ''Mathematical and Physical Papers'', vol. i, art. XLVIII, pp. 174]&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:——布鲁克斯·迈克尔，[https://web.archive.org/web/20160413033955/http:/www.newscientist.com/article/mg20527511-300-roger-penrose-non-stop-cosmos-non-stop-career/ Roger Penrose: Non-stop cosmos, non-stop career] ''New Scientist'',  2010 年3月10日&lt;br /&gt;
[[文件:Lord Kelvin photograph.jpg|链接=link=Special:FilePath/Lord_Kelvin_photograph.jpg|替代=|缩略图|开尔文爵士在1852年产生了宇宙热寂的概念。]]&lt;br /&gt;
1852年，汤姆森出版了《论自然界中机械能耗散的普遍趋势》，其中他概述了热力学第二定律的基本内容，并总结出“机械运动和用于创造该运动的能量将自然趋于耗散或耗尽”的观点&amp;lt;ref&amp;gt;Thomson, Sir William (1852). [https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_a_universal_tendency.html &amp;quot;On a Universal Tendency in Nature to the Dissipation of Mechanical Energy&amp;quot;] ''[[Proceedings of the Royal Society of Edinburgh]]'' for 19 April 1852, also ''[[Philosophical Magazine]]'', Oct. 1852. [This version from ''Mathematical and Physical Papers'', vol. i, art. 59, pp. 511.]&amp;lt;/ref&amp;gt;。这篇论文中的观点，就其应用于太阳的年龄和宇宙运行动力学而言，吸引了威廉·兰肯和赫尔曼·冯·亥姆霍兹等人。据说他们三人就这个问题交换了意见&amp;lt;ref name=&amp;quot;Energy and Empire&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{Cite book&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title        = Energy and Empire: A Biographical Study of Lord Kelvin&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last         = Smith&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first        = Crosbie&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last2        = Wise&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first2       = M. Norton&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| publisher    = Cambridge University Press&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| year         = 1989&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| isbn         = 978-0-521-26173-9&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| pages        = 500&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| author-link2 = M. Norton Wise&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1862年，汤姆森发表了《论太阳热的年龄》一文，他在文中重申了他对能量不灭（第一定律）和能量普遍耗散（第二定律）的基本信念，还有热量扩散、有用运动(功)的停止，以及通过物质宇宙产生的势能耗尽，同时阐明了他对整个宇宙后果的看法。汤姆森写道:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;如果宇宙是有限的，并且遵循现有的法则，那么结果将不可避免地宇宙的休息和死亡的状态。但是，我们不可能设想宇宙中的物质范围有一个极限；因此，科学指向的是一个无尽的进展，通过一个无尽的空间，将势能转化为可感知的运动，今儿转化为热的，而不是一个单一的有限的机制，像时钟一样慢下来，并永远停止&amp;lt;ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{Cite magazine&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last        = Thomson&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first       = Sir William&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| date        = 5 March 1862&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title       = On the Age of the Sun's Heat&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| url         = https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_age_of_the_suns_heat.html&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| magazine    = [[Macmillan's Magazine]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| volume      = 5&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| pages       = 388–93&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在汤姆森1852年和1862年的论文之后的几年里，亥姆霍兹和兰肯都把这个想法归功于汤姆森。但通过发表观点进一步解读他的论文，他们指出汤姆森认为：宇宙将在 &amp;quot;热寂&amp;quot;（亥姆霍兹）中结束，而这将是 &amp;quot;所有物理现象的结束&amp;quot;。（兰肯）&amp;lt;ref name=&amp;quot;Energy and Empire&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 当前状态 ==&lt;br /&gt;
关于宇宙最终状态的提议取决于对其最终命运的假设，而这些假设在20世纪末和21世纪初有很大的不同。在一个假设的 &amp;quot;开放 &amp;quot;或 &amp;quot;平坦 &amp;quot;的宇宙中，继续无限期地膨胀，预计最终要么发生热寂，要么发生大裂变&amp;lt;ref&amp;gt;Plait, Philip (2008). ''Death from the Skies!''. Viking Adult (published 16 October 2008). p. 259. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-670-01997-7&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。如果宇宙学常数为零，宇宙将在一个非常长的时间尺度内接近绝对零度。然而，如果宇宙学常数是正值，就像最近的观测&amp;lt;ref&amp;gt;Reiss; et al. (1998). &amp;quot;Observational Evidence from Supernovae for an Accelerating Universe and a Cosmological Constant&amp;quot;. ''Astronomical Journal''. '''116''' (3): 1009–1038. arXiv:astro-ph/9805201. Bibcode:1998AJ....116.1009R. doi:10.1086/300499&amp;lt;/ref&amp;gt;（2011年诺贝尔奖）所显示的那样，温度将渐进到一个非零的正值，宇宙将接近一个最大熵的状态，在这个状态下不可能有进一步的做功&amp;lt;ref&amp;gt;Dyson, Lisa; Kleban, Matthew; Susskind, Leonard (12 November 2002). &amp;quot;Disturbing Implications of a Cosmological Constant&amp;quot;. ''Journal of High Energy Physics''. '''2002''' (10): 011. arXiv:hep-th/0208013. Bibcode:2002JHEP...10..011D. doi:10.1088/1126-6708/2002/10/011. S2CID 2344440.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 热寂的时间范围 ==&lt;br /&gt;
从大爆炸到今天，我们认为宇宙中的物质和暗物质集中在恒星、星系和星系团中，并且推测未来依然如此。因此，宇宙并未处于热力学平衡状态，物体可以做功&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;Adams, Fred C.; Laughlin, Gregory (1997). &amp;quot;A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects&amp;quot;. ''Reviews of Modern Physics''. '''69''' (2): 337–72. arXiv:astro-ph/9701131. Bibcode:1997RvMP...69..337A. doi:10.1103/RevModPhys.69.337. S2CID 12173790&amp;lt;/ref&amp;gt;。由于霍金辐射，一个大约1个星系质量（10&amp;lt;sup&amp;gt;11&amp;lt;/sup&amp;gt;个太阳质量）的超大质量黑洞的衰减时间是10&amp;lt;sup&amp;gt;100&amp;lt;/sup&amp;gt;年左右&amp;lt;ref&amp;gt;See in particular equation (27) in Page, Don N. (15 January 1976). &amp;quot;Particle emission rates from a black hole: Massless particles from an uncharged, nonrotating hole&amp;quot;. ''Physical Review D''. '''13''' (2): 198–206. Bibcode:1976PhRvD..13..198P. doi:10.1103/PhysRevD.13.198.&amp;lt;/ref&amp;gt;，所以熵至少可以产生到那个时候。据预测，宇宙中的一些大型黑洞在星系超级星系团的坍缩过程中会继续增长，最大可能达到10&amp;lt;sup&amp;gt;14&amp;lt;/sup&amp;gt;M☉。即使是这些黑洞，也会在长达10&amp;lt;sup&amp;gt;106&amp;lt;/sup&amp;gt;年的时间范围内消失&amp;lt;ref&amp;gt;Frautschi, Steven (13 August 1982). &amp;quot;Entropy in an Expanding Universe&amp;quot; (PDF). ''Science''. '''217''' (4560): 593–9. Bibcode:1982Sci...217..593F. doi:10.1126/science.217.4560.593. JSTOR 1688892. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 17817517&amp;lt;/nowiki&amp;gt;. S2CID 27717447. &amp;lt;q&amp;gt;Since we have assumed a maximum scale of gravitational binding—for instance, superclusters of galaxies—black hole formation eventually comes to an end in our model, with masses of up to 10&amp;lt;sup&amp;gt;14&amp;lt;/sup&amp;gt;&amp;lt;var&amp;gt;M&amp;lt;/var&amp;gt;&amp;lt;sub&amp;gt;☉&amp;lt;/sub&amp;gt; ... the timescale for black holes to radiate away all their energy ranges ... to 10&amp;lt;sup&amp;gt;106&amp;lt;/sup&amp;gt; years for black holes of up to 10&amp;lt;sup&amp;gt;14&amp;lt;/sup&amp;gt;&amp;lt;var&amp;gt;M&amp;lt;/var&amp;gt;&amp;lt;sub&amp;gt;☉&amp;lt;/sub&amp;gt;&amp;lt;/q&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;。在那之后，宇宙就进入了所谓的黑暗时代，预计将主要由光子和轻子的稀薄气体组成&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;。由于只剩下非常分散的物质，宇宙的活动将急剧减少，能量水平极低，时间尺度极长。从推测上看，宇宙有可能进入第二个膨胀时代，或者假设目前的真空状态是假真空，那么真空可能会衰变为低能量状态&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;。也有可能，熵的产生将停止，宇宙将达到热寂&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;nowiki&amp;gt;。另一个宇宙可能是由随机量子波动或量子隧道在大约{\displaystyle 10^{10^{10^{56}}}}10^{10^{10^{56}}}年内产生的&amp;lt;/nowiki&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Carroll, Sean M.; Chen, Jennifer (October 2004). &amp;quot;Spontaneous Inflation and Origin of the Arrow of Time&amp;quot;. Bibcode:2004hep.th...10270C&amp;lt;/ref&amp;gt;。有人认为，在漫长的时间里，自发的熵减少最终会庞加莱递归定理&amp;lt;ref&amp;gt;Poincaré, Henri (1890). &amp;quot;Sur le problème des trois corps et les équations de la dynamique&amp;quot;. ''Acta Mathematica''. '''13''': A3–A270.&amp;lt;/ref&amp;gt;、热波动&amp;lt;ref&amp;gt;Tegmark, Max (2003). &amp;quot;Parallel Universes&amp;quot;. ''Scientific American''. '''288''' (2003): 40–51. arXiv:astro-ph/0302131. Bibcode:2003SciAm.288e..40T. doi:10.1038/scientificamerican0503-40. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 12701329&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Tegmark, Max (May 2003). &amp;quot;Parallel Universes&amp;quot;. ''Scientific American''. '''288''' (5): 40–51. arXiv:astro-ph/0302131. Bibcode:2003SciAm.288e..40T. doi:10.1038/scientificamerican0503-40&amp;lt;nowiki/&amp;gt;PMID 12701329&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Werlang, T.; Ribeiro, G. A. P.; Rigolin, Gustavo (2013). &amp;quot;Interplay between quantum phase transitions and the behavior of quantum correlations at finite temperatures&amp;quot;. ''International Journal of Modern Physics B''. '''27''' (1n03): 1345032. arXiv:1205.1046. Bibcode:2013IJMPB..2745032W. doi:10.1142/S021797921345032X. S2CID 119264198.&amp;lt;/ref&amp;gt;、和波动定理&amp;lt;ref&amp;gt;Xiu-San Xing (1 November 2007). &amp;quot;Spontaneous entropy decrease and its statistical formula&amp;quot;. arXiv:0710.4624 [cond-mat.stat-mech].&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Linde, Andrei (2007). &amp;quot;Sinks in the landscape, Boltzmann brains and the cosmological constant problem&amp;quot;. ''Journal of Cosmology and Astroparticle Physics''. '''2007''' (1): 022. arXiv:hep-th/0611043. Bibcode:2007JCAP...01..022L. CiteSeerX 10.1.1.266.8334. doi:10.1088/1475-7516/2007/01/022. S2CID 16984680.&amp;lt;/ref&amp;gt;的作用下发生。然而，这种情况被描述为 &amp;quot;高度推测，很可能是错误的，[而且]完全无法测试。&amp;lt;ref&amp;gt;Pimbblet, Kevin (3 September 2015). &amp;quot;The fate of the universe: heat death, Big Rip or cosmic consciousness?&amp;quot;. ''The Conversation''.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;quot;肖恩-M-卡罗尔最初是这种想法的倡导者，但现在不再支持它了&amp;lt;ref&amp;gt;Carroll, Sean (27 January 2014). ''Sean Carroll, &amp;quot;Fluctuations in de Sitter Space&amp;quot; FQXi conference 2014 in Vieques''. FQXi.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Boddy, Kimberly K.; Carroll, Sean M.; Pollack, Jason (2014). &amp;quot;De Sitter Space Without Dynamical Quantum Fluctuations&amp;quot;. arXiv:1405.0298 [hep-th].&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 反对观点 ==&lt;br /&gt;
马克斯·普朗克写道，&amp;quot;宇宙的熵 &amp;quot;这个短语没有任何意义，因为它无法有准确的定义&amp;lt;ref&amp;gt;Uffink, Jos (2003). &amp;quot;Irreversibility and the Second Law of Thermodynamics&amp;quot;. In Greven, Andreas; Warnecke, Gerald; Keller, Gerhard (eds.). ''Entropy (Princeton Series in Applied Mathematics)''. Princeton University Press. p. 129. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-691-11338-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;. &amp;lt;q&amp;gt;The importance of Planck's Vorlesungen über Thermodynamik (Planck 1897) can hardly be [over]estimated. The book has gone through 11 editions, from 1897 until 1964, and still remains the most authoritative exposition of classical thermodynamics.&amp;lt;/q&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Planck, Max (1903). ''Treatise on Thermodynamics''. Translated by Ogg, Alexander. London : Longmans, Green. p. 101.&amp;lt;/ref&amp;gt;。最近，沃尔特·格兰迪写道：&amp;quot;谈论一个我们仍然了解甚少的宇宙的熵是相当冒昧的，我们想知道，对于一个在整个存在过程中从未处于平衡状态的宇宙及其主要成分，人们如何定义热力学熵。&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;Grandy, Walter T., Jr. (2008). ''Entropy and the Time Evolution of Macroscopic Systems''. Oxford University Press. p. 151. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-19-954617-6&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;根据蒂萨的说法 &amp;quot;如果一个孤立的系统不处于平衡状态，我们就不能把熵与它联系起来&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;Tisza, László (1966). ''Generalized Thermodynamics''. MIT Press. p. 41. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-262-20010-3&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。布赫达尔写道：&amp;quot;‘宇宙可以被视为一个封闭的热力学系统’，这是一个完全不合理的假设。&amp;lt;ref&amp;gt;Buchdahl, H. A. (1966). ''The Concepts of Classical Thermodynamics''. Cambridge University Press. p. 97. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-521-11519-3&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;quot;根据加拉沃蒂的说法：&amp;quot;......对于失去平衡的系统，即使在静止状态下，也没有普遍接受的熵的概念。&amp;lt;ref&amp;gt;Gallavotti, Giovanni (1999). ''Statistical Mechanics: A Short Treatise''. Springer. p. 290. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-3-540-64883-3&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;quot;在讨论一般的非平衡状态的熵问题时，艾略特-H-列布和雅克布·英格瓦森表达了他们的观点如下：&amp;quot;尽管大多数物理学家相信有这样一个非平衡熵，但到目前为止，已经证明不可能以一种明显令人满意的方式来定义它。”&amp;lt;ref&amp;gt;Lieb, Elliott H.; Yngvason, Jakob (2003). &amp;quot;The entropy of classical thermodynamics&amp;quot;. In Greven, Andreas; Warnecke, Gerald; Keller, Gerhard (eds.). ''Entropy (Princeton Series in Applied Mathematics)''. Princeton University Press. p. 190. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-691-11338-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;在兰茨伯格看来 &amp;quot;第三个误解是，热力学，特别是熵的概念，不需要进一步探究就可以适用于整个宇宙。...... 这些问题有一定的吸引力，但答案都是猜测，并且超出了本书的范围&amp;quot;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2010年对熵状态的一份分析表明，&amp;quot;一般引力场的熵仍不为人所知&amp;quot;，&amp;quot;引力熵很难量化&amp;quot;。该分析考虑了估算所需的几种可能的假设，并且表明可观测宇宙的熵比之前想象的要多。这是因为分析的结论是：超大质量黑洞是最大的贡献者&amp;lt;ref&amp;gt;Egan, Chas A.; Lineweaver, Charles H. (2010). &amp;quot;A Larger Estimate of the Entropy of the Universe&amp;quot;. ''The Astrophysical Journal'' (published 3 February 2010). '''710''' (2): 1825–34 [1826]. arXiv:0909.3983. Bibcode:2010ApJ...710.1825E. doi:10.1088/0004-637X/710/2/1825. S2CID 1274173.&amp;lt;/ref&amp;gt;。李 · 斯莫林更进一步说：&amp;quot;人们早就知道，引力对于防止宇宙进入热平衡非常重要。引力束缚系统具有负的比热——也就是说，当能量消失时，其组分的速度会增加。...... 这样的系统不会演化到均匀的平衡状态。相反，随着它被分割成子系统，它会变得越来越结构化和异质化&amp;lt;ref&amp;gt;Smolin, Lee (2014). &amp;quot;Time, laws, and future of cosmology&amp;quot;. ''Physics Today''. '''67''' (3): 38–43 [42]. Bibcode:2014PhT....67c..38S. doi:10.1063/pt.3.2310.&amp;lt;/ref&amp;gt;。最近在一个相对简单的封闭系统中的非平衡稳态的实验发现，也支持了这一观点。 可以预期的是，一个被分割成子系统的孤立系统不一定能达到热力学平衡并保持在非平衡稳态。熵将从一个子系统传递到另一个子系统，但其产生量将为零，这与热力学第二定律并不矛盾&amp;lt;ref&amp;gt;Lemishko, Sergey S.; Lemishko, Alexander S. (2017). &amp;quot;Cu2+/Cu+ Redox Battery Utilizing Low-Potential External Heat for Recharge&amp;quot;. ''The Journal of Physical Chemistry C'' (published 30 January 2017). '''121''' (6): 3234–3240. doi:10.1021/acs.jpcc.6b12317.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Lemishko, Sergey S.; Lemishko, Alexander S. (2020). &amp;quot;Non-equilibrium steady state in closed system with reversible reactions: Mechanism, kinetics and its possible application for energy conversion&amp;quot;. ''Results in Chemistry'' (published 8 February 2020). '''2''': 100031. doi:10.1016/j.rechem.2020.100031.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 引用 ==&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E7%83%AD%E5%AF%82&amp;diff=27002</id>
		<title>热寂</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E7%83%AD%E5%AF%82&amp;diff=27002"/>
		<updated>2021-10-19T13:40:49Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：完成审校&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条暂由彩云小译翻译，翻译字数共2403，由Fernando审校。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''宇宙的热寂'''，也被称为大寒或大冻结&amp;lt;ref&amp;gt;[http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_fate.html WMAP – Fate of the Universe], ''WMAP's Universe'', [[NASA]]. Accessed online July 17, 2008.&amp;lt;/ref&amp;gt;，是对宇宙最终命运的猜测，这表明宇宙将进化到没有热力学自由能的状态，因此将无法维持熵增的过程。热寂并不意味着任何特定的绝对温度; 它只要求温差或其他过程可能不再被利用来进行做工。用物理学的语言来说，此时宇宙达到热力学平衡（最大熵）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果宇宙的拓扑结构是开放的或平坦的，或者如果暗能量是一个正的宇宙学常数（两者都与目前的数据一致），宇宙将永远继续膨胀，预计会出现热寂&amp;lt;ref name=&amp;quot;DftS&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
Plait, Philip (2008). ''Death from the Skies!''. Viking Adult (published 16 October 2008). p. 259. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-670-01997-7&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。也就是说，宇宙在很长一段时间后会冷却到很低的温度保持平衡。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热寂的假设源于开尔文勋爵的想法，他在19世纪50年代将热力学理论作为自然界的机械能量损失（体现在热力学的前两个定律中）的解释，并将其外推到全球范围内的更大过程。&lt;br /&gt;
==概念==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热寂的概念是基于这样的观察：宇宙的重力势能，也被称为主要储存在重子中的静止质量，会进行自我重力式地收缩并加热到越来越高的温度。因此，越来越小、越来越热的重子以指数级的加速度 &amp;quot;蒸发 &amp;quot;到看似膨胀的环境空间中，成为光子。所以，最终宇宙将由零频率的光子组成。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的变化都是相对的。相对于我们常见的物质标准，宇宙正在扩张; 相对于宇宙的大小，我们的物质标准在不断缩小。“膨胀宇宙”理论也可以称为“收缩原子”理论。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
那么，让我们把整个宇宙作为我们的恒定标准，并采用一个宇宙存在的观点，其身体由星系间的空间组成，并随着它们的膨胀而膨胀。或者更确切地说，我们现在必须说它保持了同样的规模，因为它不会承认是它改变了。观察这几千万年的历史，它看到我们在缩小：原子、动物、行星，甚至星系，都同样在缩小。只有星系间的空间保持不变。地球绕着太阳旋转，轨道越来越小。把它不断变化的演变当作一个固定的时间单位是荒谬的。宇宙的存在将自然地把他的长度和时间单位联系起来，使光速保持不变。而我们的岁月将在宇宙的时间尺度上以几何级数递减。在那个尺度上，人的生命变得越来越短暂， 他的三十岁和十岁是一个不断减少的限额。由于几何级数的特性，我们的无限年数加起来将是一个有限的宇宙时间；因此，我们应该称之为永恒的结束只是宇宙日历中一个普通的有限日期。但是在那一天，宇宙在我们的推算中已经膨胀到无穷大，而我们在宇宙存在的推算中已经缩小到什么也没有。(只提供英文版本)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果静止质量减少了 Δ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;就会产生''E'' = ''c''&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt;Δ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;的动能。如果我们用辐射能''E'' 的产生代替动能''E''的产生，情况也是一样的。继续这一论证思路，我们可以设想，一个物体的全部静止质量''m'' 转化为能量的可能性。于是 ''E'' = ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;''c''&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt;的能量会被产生，而物体整个的静止质量就会消失。&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
亚瑟·爱丁顿曾经描述过重子蒸发的指数加速:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
我们行走在生命的舞台上，为了宇宙观众的利益而进行戏剧表演。随着场景的发展，它注意到演员变得越来越小，动作也越来越快。当最后一幕开始时，幕布升起，侏儒演员以疯狂的速度冲过他们的角色。越来越小。越来越快。发生了最后一次强烈的激动的微观模糊现象。然后就什么都没有了。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——亚瑟·爱丁顿. [https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.220736/page/n105/mode/2up The Expanding Universe] CUP, 1933年，90–92页&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然机械能是不可破坏的，但它有一个普遍的耗散趋势，这在整个系统中导致了热量的逐渐增加和扩散、运动的停止和物质宇宙的势能的耗尽。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——[https://dokumen.pub/qdownload/international-encyclopedia-of-unified-science-vol-1-nos-6-10.html International Encyclopedia of Unified Science] Vol. 1, nos. 6–10, University of Chicago Press, 1955, p. 460&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在所有重子蒸发之后，由此产生的零频率光子浴与空的空间无异，它们将凝结成新的质子。每个质子都有几英里宽，它们将经历另一个长达138亿年的指数加速收缩和蒸发过程。就这样无休止地进行下去：&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——汤姆森·威廉，[http://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_age_of_the_suns_heat.html 论太阳热能的年龄]， 麦克米伦杂志，1862年3月5日，388–93页&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
根据标准观点，暗能量将引导宇宙进入永恒的加速膨胀状态。每一点物质最终都会与其他每一点失去联系。彭罗斯说: &amp;quot;这一切在我看来都令人难以置信的无聊。&amp;quot;然后他在其中发现了一些有趣的东西：在宇宙的终点，唯一剩下的粒子将是无质量的。这意味着所有存在的事物都将以光速旅行，使时间的流动变得毫无意义。经过一些数学上的无限操作，跳出了一个永无止境的宇宙，而新的大爆炸是一个宇宙消亡的必然结果。在彭罗斯的理论中，一个宇宙导致了另一个宇宙。他说：&amp;quot;我曾经说这是一个疯狂的计划，但我现在开始相信它了。“ &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——布鲁克斯·迈克尔，[https://web.archive.org/web/20160413033955/http:/www.newscientist.com/article/mg20527511-300-roger-penrose-non-stop-cosmos-non-stop-career/ Roger Penrose: Non-stop cosmos, non-stop career]，《新科学家》，2010年3月10日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
==概念的起源==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热寂的概念来源于热力学第二定律，其中一种说法认为，在一个孤立的系统中，熵有增加的趋势。由此，该假说暗示，如果宇宙持续足够长的时间，它将渐进地接近所有能量都均匀分布的状态。换句话说，根据这一假设，自然界中存在着机械能（运动）耗散（能量转化）为热能的趋势。因此，通过推断就有了这样一种观点，即随着时间的推移，宇宙的机械运动会因为第二定律的作用而转化为热能然后耗尽。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
“宇宙中的所有物体都会冷却，最终变得太冷而无法支持生命”，这一猜想似乎是由法国天文学家让-西尔万-贝利于1777年在其关于天文学历史的著作中以及随后与伏尔泰的通信中首次提出的。在贝利看来，所有行星都有内部热量，现在正处于某种特定的冷却阶段。例如，木星仍然太热，在数千年内都不会出现生命，而月球已经太冷了。在这一观点中，最终状态被描述为一种 &amp;quot;平衡 &amp;quot;状态，在这种平衡中，所有的运动都停止了。&amp;lt;ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
In the years to follow both Thomson's 1852 and the 1862 papers, Helmholtz and Rankine both credited Thomson with the idea, but read further into his papers by publishing views stating that Thomson argued that the universe will end in a &amp;quot;heat death&amp;quot; (Helmholtz) which will be the &amp;quot;end of all physical phenomena&amp;quot; (Rankine).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在汤姆森1852年和1862年的论文发表后的几年里，亥姆霍兹和兰金都赞扬了汤姆森的这个想法，但他们对汤姆森的论文进行了进一步的解读，发表了自己的观点，认为汤姆森认为宇宙将以“热死亡”(亥姆霍兹)结束，这将是“所有物理现象的终结”(兰金)。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Cite book &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |title       = A History of Modern Planetary Physics: Nebulous Earth&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |last        = Brush&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |first       = Stephen G.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Proposals about the final state of the universe depend on the assumptions made about its ultimate fate, and these assumptions have varied considerably over the late 20th century and early 21st century. In a hypothesized &amp;quot;open&amp;quot; or &amp;quot;flat&amp;quot; universe that continues expanding indefinitely, either a heat death or a Big Rip is expected to eventually occur.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
关于宇宙最终状态的提议取决于对宇宙最终命运的假设，而这些假设在20世纪晚期和21世纪早期已经发生了相当大的变化。在一个假设的“开放”或“平坦”宇宙，继续膨胀无限期，要么热死或大撕裂预计最终发生。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |author-link = Stephen G. Brush&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |publisher   = Cambridge University Press&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
If a Big Rip does not happen long before that, the &amp;quot;heat death&amp;quot; situation could be avoided if there is a method or mechanism to regenerate hydrogen atoms from radiation, dark matter, dark energy, zero-point energy, or other sources. If so, it is at least possible that star formation and heat transfer can continue, avoiding a gradual running down of the universe due to the conversion of matter into energy and heavier elements in stellar processes, and the absorption of matter by black holes and their subsequent evaporation as Hawking radiation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果大裂缝不会在那之前很久发生，那么如果有一种方法或机制可以从辐射、暗物质、暗能量、零点能量或其他来源再生氢原子，那么“热死”情况就可以避免。如果是这样的话，至少恒星的形成和热量传递可以继续下去，从而避免了在恒星形成过程中由于物质转化为能量和更重的元素，以及黑洞吸收物质并随之蒸发为霍金辐射而导致的宇宙的逐渐减少。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |year        = 1996&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |isbn        = 978-0-521-44171-1&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |volume      = 1&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |page        = [https://archive.org/details/historyofmodernp0000brus/page/77 77]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |url         = https://archive.org/details/historyofmodernp0000brus/page/77&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
From the Big Bang through the present day, matter and dark matter in the universe are thought to have been concentrated in stars, galaxies, and galaxy clusters, and are presumed to continue to do so well into the future. Therefore, the universe is not in thermodynamic equilibrium, and objects can do physical work.&amp;lt;sup&amp;gt;:§VID&amp;lt;/sup&amp;gt; The decay time for a supermassive black hole of roughly 1 galaxy mass (10&amp;lt;sup&amp;gt;11&amp;lt;/sup&amp;gt;&amp;amp;nbsp;solar masses) due to Hawking radiation is on the order of 10&amp;lt;sup&amp;gt;100&amp;lt;/sup&amp;gt;&amp;amp;nbsp;years, so entropy can be produced until at least that time. Some large black holes in the universe are predicted to continue to grow up to perhaps 10&amp;lt;sup&amp;gt;14&amp;lt;/sup&amp;gt;  during the collapse of superclusters of galaxies. Even these would evaporate over a timescale of up to 10&amp;lt;sup&amp;gt;106&amp;lt;/sup&amp;gt; years. After that time, the universe enters the so-called Dark Era and is expected to consist chiefly of a dilute gas of photons and leptons. Over vast periods of time, a spontaneous entropy decrease would eventually occur via the Poincaré recurrence theorem, thermal fluctuations, and fluctuation theorem. Such a scenario, however, has been described as &amp;quot;highly speculative, probably wrong, [and] completely untestable&amp;quot;. Sean M. Carroll, originally an advocate of this idea, no longer supports it.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
从大爆炸到现在，宇宙中的物质和暗物质被认为集中在恒星、星系和星系团中，并且被认为在未来会继续这样做。因此，宇宙不在热力学平衡，物体可以做物理工作。一个大约有1个星系质量(10个 &amp;lt; sup &amp;gt; 11个 &amp;lt;/sup &amp;gt; 太阳质量)的超重黑洞，由于霍金辐射的存在，其衰变时间大约为10 &amp;lt; sup &amp;gt; 100 &amp;lt;/sup &amp;gt; 年，因此至少在那个时间之前，熵是可以产生的。据预测，在超星系团坍缩期间，宇宙中的一些大型黑洞可能会继续增长到10个。即使这些也会在长达10年的时间内蒸发掉。在那之后，宇宙进入了所谓的黑暗时期，预计主要由光子和轻子组成的稀释气体。在大量的时间里，自发的熵减少最终会通过庞加莱始态复现定理、热涨落和涨落定理发生。然而，这种情况被描述为“高度投机，可能是错误的，并且完全不可测试”。最初支持这一观点的肖恩 · m · 卡罗尔不再支持这一观点。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
然而，热寂作为热力学定律的后果的想法最早是在1851年由开尔文勋爵(William Thomson)以宽松的术语提出的，他进一步把萨迪 · 卡诺(1824年)、詹姆斯 · 朱尔(1843年)和鲁道夫 · 克劳修斯(1850年)的机械能损失观点进行理论化。在接下来的十年里，赫尔曼·冯·亥姆霍兹和威廉 · 兰金详细阐述了汤姆森的观点。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===历史===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
宇宙热寂的概念来源于对前两个热力学定律在宇宙过程中的应用的讨论。特别是在1851年，开尔文勋爵根据最近关于热的动力学理论的实验，概述了这一观点：&amp;quot;热不是一种物质，而是机械效应的一种动力学形式，我们察觉到机械功和热之间必然存在等价关系，就像原因和结果之间一样&amp;quot;。&amp;lt;ref&amp;gt;Thomson, Sir William. (1851). [https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_dynamical_theory_of_heat.html &amp;quot;On the Dynamical Theory of Heat, with numerical results deduced from Mr Joule’s equivalent of a Thermal Unit, and M. Regnault’s Observations on Steam&amp;quot;] Excerpts. [§§1–14 &amp;amp; §§99–100], ''[[Transactions of the Royal Society of Edinburgh]]'', March 1851, and ''[[Philosophical Magazine|Philosophical Magazine IV]]'', 1852. [from ''Mathematical and Physical Papers'', vol. i, art. XLVIII, pp. 174]&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:——布鲁克斯·迈克尔，[https://web.archive.org/web/20160413033955/http:/www.newscientist.com/article/mg20527511-300-roger-penrose-non-stop-cosmos-non-stop-career/ Roger Penrose: Non-stop cosmos, non-stop career] ''New Scientist'',  2010 年3月10日&lt;br /&gt;
[[文件:Lord Kelvin photograph.jpg|链接=link=Special:FilePath/Lord_Kelvin_photograph.jpg|替代=|缩略图|开尔文爵士在1852年产生了宇宙热寂的概念。]]&lt;br /&gt;
1852年，汤姆森出版了《论自然界中机械能耗散的普遍趋势》，其中他概述了热力学第二定律的基本内容，并总结出“机械运动和用于创造该运动的能量将自然趋于耗散或耗尽”的观点&amp;lt;ref&amp;gt;Thomson, Sir William (1852). [https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_a_universal_tendency.html &amp;quot;On a Universal Tendency in Nature to the Dissipation of Mechanical Energy&amp;quot;] ''[[Proceedings of the Royal Society of Edinburgh]]'' for 19 April 1852, also ''[[Philosophical Magazine]]'', Oct. 1852. [This version from ''Mathematical and Physical Papers'', vol. i, art. 59, pp. 511.]&amp;lt;/ref&amp;gt;。这篇论文中的观点，就其应用于太阳的年龄和宇宙运行动力学而言，吸引了威廉·兰肯和赫尔曼·冯·亥姆霍兹等人。据说他们三人就这个问题交换了意见&amp;lt;ref name=&amp;quot;Energy and Empire&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{Cite book&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title        = Energy and Empire: A Biographical Study of Lord Kelvin&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last         = Smith&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first        = Crosbie&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last2        = Wise&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first2       = M. Norton&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| publisher    = Cambridge University Press&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| year         = 1989&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| isbn         = 978-0-521-26173-9&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| pages        = 500&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| author-link2 = M. Norton Wise&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1862年，汤姆森发表了《论太阳热的年龄》一文，他在文中重申了他对能量不灭（第一定律）和能量普遍耗散（第二定律）的基本信念，还有热量扩散、有用运动(功)的停止，以及通过物质宇宙产生的势能耗尽，同时阐明了他对整个宇宙后果的看法。汤姆森写道:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;如果宇宙是有限的，并且遵循现有的法则，那么结果将不可避免地宇宙的休息和死亡的状态。但是，我们不可能设想宇宙中的物质范围有一个极限；因此，科学指向的是一个无尽的进展，通过一个无尽的空间，将势能转化为可感知的运动，今儿转化为热的，而不是一个单一的有限的机制，像时钟一样慢下来，并永远停止&amp;lt;ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{Cite magazine&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last        = Thomson&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first       = Sir William&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| date        = 5 March 1862&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title       = On the Age of the Sun's Heat&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| url         = https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_age_of_the_suns_heat.html&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| magazine    = [[Macmillan's Magazine]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| volume      = 5&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| pages       = 388–93&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在汤姆森1852年和1862年的论文之后的几年里，亥姆霍兹和兰肯都把这个想法归功于汤姆森。但通过发表观点进一步解读他的论文，他们指出汤姆森认为：宇宙将在 &amp;quot;热寂&amp;quot;（亥姆霍兹）中结束，而这将是 &amp;quot;所有物理现象的结束&amp;quot;。（兰肯）&amp;lt;ref name=&amp;quot;Energy and Empire&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 当前状态 ==&lt;br /&gt;
关于宇宙最终状态的提议取决于对其最终命运的假设，而这些假设在20世纪末和21世纪初有很大的不同。在一个假设的 &amp;quot;开放 &amp;quot;或 &amp;quot;平坦 &amp;quot;的宇宙中，继续无限期地膨胀，预计最终要么发生热寂，要么发生大裂变&amp;lt;ref&amp;gt;Plait, Philip (2008). ''Death from the Skies!''. Viking Adult (published 16 October 2008). p. 259. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-670-01997-7&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。如果宇宙学常数为零，宇宙将在一个非常长的时间尺度内接近绝对零度。然而，如果宇宙学常数是正值，就像最近的观测&amp;lt;ref&amp;gt;Reiss; et al. (1998). &amp;quot;Observational Evidence from Supernovae for an Accelerating Universe and a Cosmological Constant&amp;quot;. ''Astronomical Journal''. '''116''' (3): 1009–1038. arXiv:astro-ph/9805201. Bibcode:1998AJ....116.1009R. doi:10.1086/300499&amp;lt;/ref&amp;gt;（2011年诺贝尔奖）所显示的那样，温度将渐进到一个非零的正值，宇宙将接近一个最大熵的状态，在这个状态下不可能有进一步的做功&amp;lt;ref&amp;gt;Dyson, Lisa; Kleban, Matthew; Susskind, Leonard (12 November 2002). &amp;quot;Disturbing Implications of a Cosmological Constant&amp;quot;. ''Journal of High Energy Physics''. '''2002''' (10): 011. arXiv:hep-th/0208013. Bibcode:2002JHEP...10..011D. doi:10.1088/1126-6708/2002/10/011. S2CID 2344440.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 热寂的时间范围 ==&lt;br /&gt;
从大爆炸到今天，我们认为宇宙中的物质和暗物质集中在恒星、星系和星系团中，并且推测未来依然如此。因此，宇宙并未处于热力学平衡状态，物体可以做功&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;Adams, Fred C.; Laughlin, Gregory (1997). &amp;quot;A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects&amp;quot;. ''Reviews of Modern Physics''. '''69''' (2): 337–72. arXiv:astro-ph/9701131. Bibcode:1997RvMP...69..337A. doi:10.1103/RevModPhys.69.337. S2CID 12173790&amp;lt;/ref&amp;gt;。由于霍金辐射，一个大约1个星系质量（10&amp;lt;sup&amp;gt;11&amp;lt;/sup&amp;gt;个太阳质量）的超大质量黑洞的衰减时间是10&amp;lt;sup&amp;gt;100&amp;lt;/sup&amp;gt;年左右&amp;lt;ref&amp;gt;See in particular equation (27) in Page, Don N. (15 January 1976). &amp;quot;Particle emission rates from a black hole: Massless particles from an uncharged, nonrotating hole&amp;quot;. ''Physical Review D''. '''13''' (2): 198–206. Bibcode:1976PhRvD..13..198P. doi:10.1103/PhysRevD.13.198.&amp;lt;/ref&amp;gt;，所以熵至少可以产生到那个时候。据预测，宇宙中的一些大型黑洞在星系超级星系团的坍缩过程中会继续增长，最大可能达到10&amp;lt;sup&amp;gt;14&amp;lt;/sup&amp;gt;M☉。即使是这些黑洞，也会在长达10&amp;lt;sup&amp;gt;106&amp;lt;/sup&amp;gt;年的时间范围内消失&amp;lt;ref&amp;gt;Frautschi, Steven (13 August 1982). &amp;quot;Entropy in an Expanding Universe&amp;quot; (PDF). ''Science''. '''217''' (4560): 593–9. Bibcode:1982Sci...217..593F. doi:10.1126/science.217.4560.593. JSTOR 1688892. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 17817517&amp;lt;/nowiki&amp;gt;. S2CID 27717447. &amp;lt;q&amp;gt;Since we have assumed a maximum scale of gravitational binding—for instance, superclusters of galaxies—black hole formation eventually comes to an end in our model, with masses of up to 10&amp;lt;sup&amp;gt;14&amp;lt;/sup&amp;gt;&amp;lt;var&amp;gt;M&amp;lt;/var&amp;gt;&amp;lt;sub&amp;gt;☉&amp;lt;/sub&amp;gt; ... the timescale for black holes to radiate away all their energy ranges ... to 10&amp;lt;sup&amp;gt;106&amp;lt;/sup&amp;gt; years for black holes of up to 10&amp;lt;sup&amp;gt;14&amp;lt;/sup&amp;gt;&amp;lt;var&amp;gt;M&amp;lt;/var&amp;gt;&amp;lt;sub&amp;gt;☉&amp;lt;/sub&amp;gt;&amp;lt;/q&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;。在那之后，宇宙就进入了所谓的黑暗时代，预计将主要由光子和轻子的稀薄气体组成&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;。由于只剩下非常分散的物质，宇宙的活动将急剧减少，能量水平极低，时间尺度极长。从推测上看，宇宙有可能进入第二个膨胀时代，或者假设目前的真空状态是假真空，那么真空可能会衰变为低能量状态&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;。也有可能，熵的产生将停止，宇宙将达到热寂&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;nowiki&amp;gt;。另一个宇宙可能是由随机量子波动或量子隧道在大约{\displaystyle 10^{10^{10^{56}}}}10^{10^{10^{56}}}年内产生的&amp;lt;/nowiki&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Carroll, Sean M.; Chen, Jennifer (October 2004). &amp;quot;Spontaneous Inflation and Origin of the Arrow of Time&amp;quot;. Bibcode:2004hep.th...10270C&amp;lt;/ref&amp;gt;。有人认为，在漫长的时间里，自发的熵减少最终会庞加莱递归定理&amp;lt;ref&amp;gt;Poincaré, Henri (1890). &amp;quot;Sur le problème des trois corps et les équations de la dynamique&amp;quot;. ''Acta Mathematica''. '''13''': A3–A270.&amp;lt;/ref&amp;gt;、热波动&amp;lt;ref&amp;gt;Tegmark, Max (2003). &amp;quot;Parallel Universes&amp;quot;. ''Scientific American''. '''288''' (2003): 40–51. arXiv:astro-ph/0302131. Bibcode:2003SciAm.288e..40T. doi:10.1038/scientificamerican0503-40. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 12701329&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Tegmark, Max (May 2003). &amp;quot;Parallel Universes&amp;quot;. ''Scientific American''. '''288''' (5): 40–51. arXiv:astro-ph/0302131. Bibcode:2003SciAm.288e..40T. doi:10.1038/scientificamerican0503-40&amp;lt;nowiki/&amp;gt;PMID 12701329&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Werlang, T.; Ribeiro, G. A. P.; Rigolin, Gustavo (2013). &amp;quot;Interplay between quantum phase transitions and the behavior of quantum correlations at finite temperatures&amp;quot;. ''International Journal of Modern Physics B''. '''27''' (1n03): 1345032. arXiv:1205.1046. Bibcode:2013IJMPB..2745032W. doi:10.1142/S021797921345032X. S2CID 119264198.&amp;lt;/ref&amp;gt;、和波动定理&amp;lt;ref&amp;gt;Xiu-San Xing (1 November 2007). &amp;quot;Spontaneous entropy decrease and its statistical formula&amp;quot;. arXiv:0710.4624 [cond-mat.stat-mech].&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Linde, Andrei (2007). &amp;quot;Sinks in the landscape, Boltzmann brains and the cosmological constant problem&amp;quot;. ''Journal of Cosmology and Astroparticle Physics''. '''2007''' (1): 022. arXiv:hep-th/0611043. Bibcode:2007JCAP...01..022L. CiteSeerX 10.1.1.266.8334. doi:10.1088/1475-7516/2007/01/022. S2CID 16984680.&amp;lt;/ref&amp;gt;的作用下发生。然而，这种情况被描述为 &amp;quot;高度推测，很可能是错误的，[而且]完全无法测试。&amp;lt;ref&amp;gt;Pimbblet, Kevin (3 September 2015). &amp;quot;The fate of the universe: heat death, Big Rip or cosmic consciousness?&amp;quot;. ''The Conversation''.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;quot;肖恩-M-卡罗尔最初是这种想法的倡导者，但现在不再支持它了&amp;lt;ref&amp;gt;Carroll, Sean (27 January 2014). ''Sean Carroll, &amp;quot;Fluctuations in de Sitter Space&amp;quot; FQXi conference 2014 in Vieques''. FQXi.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Boddy, Kimberly K.; Carroll, Sean M.; Pollack, Jason (2014). &amp;quot;De Sitter Space Without Dynamical Quantum Fluctuations&amp;quot;. arXiv:1405.0298 [hep-th].&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 反对观点 ==&lt;br /&gt;
马克斯·普朗克写道，&amp;quot;宇宙的熵 &amp;quot;这个短语没有任何意义，因为它无法有准确的定义&amp;lt;ref&amp;gt;Uffink, Jos (2003). &amp;quot;Irreversibility and the Second Law of Thermodynamics&amp;quot;. In Greven, Andreas; Warnecke, Gerald; Keller, Gerhard (eds.). ''Entropy (Princeton Series in Applied Mathematics)''. Princeton University Press. p. 129. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-691-11338-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;. &amp;lt;q&amp;gt;The importance of Planck's Vorlesungen über Thermodynamik (Planck 1897) can hardly be [over]estimated. The book has gone through 11 editions, from 1897 until 1964, and still remains the most authoritative exposition of classical thermodynamics.&amp;lt;/q&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Planck, Max (1903). ''Treatise on Thermodynamics''. Translated by Ogg, Alexander. London : Longmans, Green. p. 101.&amp;lt;/ref&amp;gt;。最近，沃尔特·格兰迪写道：&amp;quot;谈论一个我们仍然了解甚少的宇宙的熵是相当冒昧的，我们想知道，对于一个在整个存在过程中从未处于平衡状态的宇宙及其主要成分，人们如何定义热力学熵。&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;Grandy, Walter T., Jr. (2008). ''Entropy and the Time Evolution of Macroscopic Systems''. Oxford University Press. p. 151. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-19-954617-6&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;根据蒂萨的说法 &amp;quot;如果一个孤立的系统不处于平衡状态，我们就不能把熵与它联系起来&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;Tisza, László (1966). ''Generalized Thermodynamics''. MIT Press. p. 41. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-262-20010-3&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。布赫达尔写道：&amp;quot;‘宇宙可以被视为一个封闭的热力学系统’，这是一个完全不合理的假设。&amp;lt;ref&amp;gt;Buchdahl, H. A. (1966). ''The Concepts of Classical Thermodynamics''. Cambridge University Press. p. 97. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-521-11519-3&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;quot;根据加拉沃蒂的说法：&amp;quot;......对于失去平衡的系统，即使在静止状态下，也没有普遍接受的熵的概念。&amp;lt;ref&amp;gt;Gallavotti, Giovanni (1999). ''Statistical Mechanics: A Short Treatise''. Springer. p. 290. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-3-540-64883-3&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;quot;在讨论一般的非平衡状态的熵问题时，艾略特-H-列布和雅克布·英格瓦森表达了他们的观点如下：&amp;quot;尽管大多数物理学家相信有这样一个非平衡熵，但到目前为止，已经证明不可能以一种明显令人满意的方式来定义它。”&amp;lt;ref&amp;gt;Lieb, Elliott H.; Yngvason, Jakob (2003). &amp;quot;The entropy of classical thermodynamics&amp;quot;. In Greven, Andreas; Warnecke, Gerald; Keller, Gerhard (eds.). ''Entropy (Princeton Series in Applied Mathematics)''. Princeton University Press. p. 190. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0-691-11338-8&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;在兰茨伯格看来 &amp;quot;第三个误解是，热力学，特别是熵的概念，不需要进一步探究就可以适用于整个宇宙。...... 这些问题有一定的吸引力，但答案都是猜测，并且超出了本书的范围&amp;quot;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2010年对熵状态的一份分析表明，&amp;quot;一般引力场的熵仍不为人所知&amp;quot;，&amp;quot;引力熵很难量化&amp;quot;。该分析考虑了估算所需的几种可能的假设，并且表明可观测宇宙的熵比之前想象的要多。这是因为分析的结论是：超大质量黑洞是最大的贡献者&amp;lt;ref&amp;gt;Egan, Chas A.; Lineweaver, Charles H. (2010). &amp;quot;A Larger Estimate of the Entropy of the Universe&amp;quot;. ''The Astrophysical Journal'' (published 3 February 2010). '''710''' (2): 1825–34 [1826]. arXiv:0909.3983. Bibcode:2010ApJ...710.1825E. doi:10.1088/0004-637X/710/2/1825. S2CID 1274173.&amp;lt;/ref&amp;gt;。李 · 斯莫林更进一步说：&amp;quot;人们早就知道，引力对于防止宇宙进入热平衡非常重要。引力束缚系统具有负的比热——也就是说，当能量消失时，其组分的速度会增加。...... 这样的系统不会演化到均匀的平衡状态。相反，随着它被分割成子系统，它会变得越来越结构化和异质化&amp;lt;ref&amp;gt;Smolin, Lee (2014). &amp;quot;Time, laws, and future of cosmology&amp;quot;. ''Physics Today''. '''67''' (3): 38–43 [42]. Bibcode:2014PhT....67c..38S. doi:10.1063/pt.3.2310.&amp;lt;/ref&amp;gt;。最近在一个相对简单的封闭系统中的非平衡稳态的实验发现，也支持了这一观点。 可以预期的是，一个被分割成子系统的孤立系统不一定能达到热力学平衡并保持在非平衡稳态。熵将从一个子系统传递到另一个子系统，但其产生量将为零，这与热力学第二定律并不矛盾&amp;lt;ref&amp;gt;Lemishko, Sergey S.; Lemishko, Alexander S. (2017). &amp;quot;Cu2+/Cu+ Redox Battery Utilizing Low-Potential External Heat for Recharge&amp;quot;. ''The Journal of Physical Chemistry C'' (published 30 January 2017). '''121''' (6): 3234–3240. doi:10.1021/acs.jpcc.6b12317.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Lemishko, Sergey S.; Lemishko, Alexander S. (2020). &amp;quot;Non-equilibrium steady state in closed system with reversible reactions: Mechanism, kinetics and its possible application for energy conversion&amp;quot;. ''Results in Chemistry'' (published 8 February 2020). '''2''': 100031. doi:10.1016/j.rechem.2020.100031.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 引用 ==&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%87%E4%BB%B6:Lord_Kelvin_photograph.jpg&amp;diff=26997</id>
		<title>文件:Lord Kelvin photograph.jpg</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%87%E4%BB%B6:Lord_Kelvin_photograph.jpg&amp;diff=26997"/>
		<updated>2021-10-19T12:56:42Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;开尔文爵士照片&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E7%83%AD%E5%AF%82&amp;diff=26960</id>
		<title>热寂</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E7%83%AD%E5%AF%82&amp;diff=26960"/>
		<updated>2021-10-17T14:05:32Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：完成审校初稿&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条暂由彩云小译翻译，翻译字数共2403，未经人工整理和审校，带来阅读不便，请见谅。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{For|the album by Off Minor|The Heat Death of the Universe}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''宇宙的热寂'''，也被称为大寒或大冻结&amp;lt;ref&amp;gt;[http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_fate.html WMAP – Fate of the Universe], ''WMAP's Universe'', [[NASA]]. Accessed online July 17, 2008.&amp;lt;/ref&amp;gt;，是对宇宙最终命运的猜测，这表明宇宙将进化到没有热力学自由能的状态，因此将无法维持熵增的过程。热寂并不意味着任何特定的绝对温度; 它只要求温差或其他过程可能不再被利用来进行做工。用物理学的语言来说，此时宇宙达到热力学平衡（最大熵）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果宇宙的拓扑结构是开放的或平坦的，或者如果暗能量是一个正的宇宙学常数（两者都与目前的数据一致），宇宙将永远继续膨胀，预计会出现热寂&amp;lt;ref name=&amp;quot;DftS&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
If the topology of the universe is open or flat, or if dark energy is a positive cosmological constant (both of which are consistent with current data), the universe will continue expanding forever, and a heat death is expected to occur, with the universe cooling to approach equilibrium at a very low temperature after a very long time period.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果宇宙的拓扑结构是开放的或者是平坦的，或者暗能量是一个正宇宙学常数(两者都与当前的数据一致) ，那么宇宙将永远继续膨胀，并且预计会发生热死亡，在很长一段时间后，宇宙将在一个非常低的温度下达到平衡。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Cite book&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title            = Death from the Skies!&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The hypothesis of heat death stems from the ideas of Lord Kelvin, who in the 1850s took the theory of heat as mechanical energy loss in nature (as embodied in the first two laws of thermodynamics) and extrapolated it to larger processes on a universal scale.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热死的假说来源于开尔文勋爵的思想，他在19世纪50年代把热理论看作是自然界中的机械能损失(正如前两个热力学定律所体现的那样) ，并将其推广到普遍规模的更大过程中。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last             = Plait&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first            = Philip&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| publisher        = Viking Adult&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The concept of the heat death of the universe is based on the observation that the gravitational potential energy of the universe, also known as rest mass that is stored mostly in baryons, self&amp;amp;#8209;gravitationally shrinks and heats up to ever higher temperatures. Consequently, the ever&amp;amp;#8209;smaller and ever&amp;amp;#8209;hotter baryons &amp;quot;evaporate&amp;quot;, with an exponential acceleration, into the seemingly expanding ambient space as photons, so that eventually the universe will consist of zero&amp;amp;#8209;frequency photons:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
宇宙热死的概念是基于这样的观察: 宇宙的重力位能量，也被称为剩余质量，大部分储存在重子中，自我; 引力收缩和加热到更高的温度。因此，越来越小、越来越热的重子以指数加速“蒸发” ，进入看似正在扩张的周围空间，成为光子，因此最终宇宙将由频率为0的光子组成:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| isbn             = 978-0-670-01997-7&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt; 我们的目标是什么 &amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| publication-date = 16 October 2008&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
If the rest mass decreases by Δm&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;, the kinetic energy E = c&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt;Δm&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt; is produced. The same thing is true if we replace production of kinetic energy E by production of radiant energy E. Continuing this line of argument, one can envisage the possibility that the whole rest mass m of a body could be converted into energy. Then the energy E = m&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;c&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt; would be produced and the whole rest mass of the body would disappear.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果静止质量减小到 δm &amp;lt; sub &amp;gt; 0 &amp;lt;/sub &amp;gt; ，动能 e = c &amp;lt; sup &amp;gt; 2 &amp;lt;/sup &amp;gt; δm &amp;lt; sub &amp;gt; 0 &amp;lt;/sub &amp;gt; 。如果我们用辐射能的产生来代替动能的产生，情况也是如此。继续这一论点，我们可以设想一个物体的整个静止质量 m 可以转化为能量的可能性。然后产生能量 e = m &amp;lt; sub &amp;gt; 0 &amp;lt;/sub &amp;gt; c &amp;lt; sup &amp;gt; 2 &amp;lt;/sup &amp;gt; ，使整个身体的静止质量消失。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| pages            = 259&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
—[https://dokumen.pub/qdownload/international-encyclopedia-of-unified-science-vol-1-nos-6-10.html International Encyclopedia of Unified Science] Vol. 1, nos. 6–10, University of Chicago Press, 1955, p. 460&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
国际统一科学百科全书 https://dokumen.pub/qdownload/International-Encyclopedia-of-Unified-Science-Vol-1-nos-6-10.html。1，no.6-10，芝加哥大学出版社，1955，第460页&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| author-link      = Phil Plait&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote &amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title-link       = Death from the Skies!&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt; 我们的目标是什么 &amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| year             = 2008&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although mechanical energy is indestructible, there is a universal tendency to its dissipation, which produces throughout the system a gradual augmentation and diffusion of heat, cessation of motion and exhaustion of the potential energy of the material Universe.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然机械能是坚不可摧的，但是它的耗散有一种普遍的趋势，这种趋势使整个系统产生热量的逐渐增加和扩散、运动停止和物质宇宙的势能耗尽。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。也就是说，宇宙在很长一段时间后会冷却到很低的温度保持平衡。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——汤姆森，威廉。[http://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_age_of_the_suns_heat.html 论太阳热能的年龄]， 麦克米伦杂志，1862年3月5日，388–93页&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热寂的假设源于开尔文勋爵的想法，他在19世纪50年代将热力学理论作为自然界的机械能量损失（体现在热力学的前两个定律中）的解释，并将其外推到全球范围内的更大过程。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==概念==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt; 我们的目标是什么 &amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热寂的概念是基于这样的观察：宇宙的重力势能，也被称为主要储存在重子中的静止质量，会进行自我重力式地收缩并加热到越来越高的温度。因此，越来越小、越来越热的重子以指数级的加速度 &amp;quot;蒸发 &amp;quot;到看似膨胀的环境空间中，成为光子。所以，最终宇宙将由零频率的光子组成。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的变化都是相对的。相对于我们常见的物质标准，宇宙正在扩张; 相对于宇宙的大小，我们的物质标准在不断缩小。“膨胀宇宙”理论也可以称为“收缩原子”理论。&amp;lt;blockquote&amp;gt;那么，让我们把整个宇宙作为我们的恒定标准，并采用一个宇宙存在的观点，其身体由星系间的空间组成，并随着它们的膨胀而膨胀。或者更确切地说，我们现在必须说它保持了同样的规模，因为它不会承认是它改变了。观察这几千万年的历史，它看到我们在缩小：原子、动物、行星，甚至星系，都同样在缩小。只有星系间的空间保持不变。地球绕着太阳旋转，轨道越来越小。把它不断变化的演变当作一个固定的时间单位是荒谬的。宇宙的存在将自然地把他的长度和时间单位联系起来，使光速保持不变。而我们的岁月将在宇宙的时间尺度上以几何级数递减。在那个尺度上，人的生命变得越来越短暂， 他的三十岁和十岁是一个不断减少的限额。由于几何级数的特性，我们的无限年数加起来将是一个有限的宇宙时间；因此，我们应该称之为永恒的结束只是宇宙日历中一个普通的有限日期。但是在那一天，宇宙在我们的推算中已经膨胀到无穷大，而我们在宇宙存在的推算中已经缩小到什么也没有。(只提供英文版本)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果静止质量减少了 Δ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;就会产生''E'' = ''c''&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt;Δ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;的动能。如果我们用辐射能''E'' 的产生代替动能''E''的产生，情况也是一样的。继续这一论证思路，我们可以设想，一个物体的全部静止质量''m'' 转化为能量的可能性。于是 ''E'' = ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;''c''&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt;的能量会被产生，而物体整个的静止质量就会消失。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
亚瑟·爱丁顿曾经描述过重子蒸发的指数加速:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
我们行走在生命的舞台上，为了宇宙观众的利益而进行戏剧表演。随着场景的发展，它注意到演员变得越来越小，动作也越来越快。当最后一幕开始时，幕布升起，侏儒演员以疯狂的速度冲过他们的角色。越来越小。越来越快。发生了最后一次强烈的激动的微观模糊现象。然后就什么都没有了。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——亚瑟·爱丁顿. [https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.220736/page/n105/mode/2up The Expanding Universe] CUP, 1933年，90–92页&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:—[https://dokumen.pub/qdownload/international-encyclopedia-of-unified-science-vol-1-nos-6-10.html International Encyclopedia of Unified Science] Vol. 1, nos. 6–10, University of Chicago Press, 1955, p. 460&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;虽然机械能是不可破坏的，但它有一个普遍的耗散趋势，这在整个系统中导致了热量的逐渐增加和扩散、运动的停止和物质宇宙的势能的耗尽。&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在所有重子蒸发之后，由此产生的零频率光子浴与空的空间无异，它们将凝结成新的质子。每个质子都有几英里宽，它们将经历另一个长达138亿年的指数加速收缩和蒸发过程。就这样无休止地进行下去：&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:——汤姆森·威廉， [http://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_age_of_the_suns_heat.html On the Age of the Sun’s Heat]，麦克米伦杂志，1862年3月5日，388-93页&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
根据标准观点，暗能量将引导宇宙进入永恒的加速膨胀状态。每一点物质最终都会与其他每一点失去联系。彭罗斯说: &amp;quot;这一切在我看来都令人难以置信的无聊。&amp;quot;然后他在其中发现了一些有趣的东西：在宇宙的终点，唯一剩下的粒子将是无质量的。这意味着所有存在的事物都将以光速旅行，使时间的流动变得毫无意义。经过一些数学上的无限操作，跳出了一个永无止境的宇宙，而新的大爆炸是一个宇宙消亡的必然结果。在彭罗斯的理论中，一个宇宙导致了另一个宇宙。他说：&amp;quot;我曾经说这是一个疯狂的计划，但我现在开始相信它了。“ &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
ー布鲁克斯·迈克尔，[https://web.archive.org/web/20160413033955/http:/www.newscientist.com/article/mg20527511-300-roger-penrose-non-stop-cosmos-non-stop-career/ Roger Penrose: Non-stop cosmos, non-stop career]，《新科学家》，2010年3月10日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
开尔文爵士在1852年提出了宇宙热寂的概念。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
==Origins of the idea==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热寂的概念来源于热力学第二定律，其中一种说法认为，在一个孤立的系统中，熵有增加的趋势。由此，该假说暗示，如果宇宙持续足够长的时间，它将渐进地接近所有能量都均匀分布的状态。换句话说，根据这一假设，自然界中存在着机械能（运动）耗散（能量转化）为热能的趋势。因此，通过推断就有了这样一种观点，即随着时间的推移，宇宙的机械运动会因为第二定律的作用而转化为热能然后耗尽。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
“宇宙中的所有物体都会冷却，最终变得太冷而无法支持生命”，这一猜想似乎是由法国天文学家让-西尔万-贝利于1777年在其关于天文学历史的著作中以及随后与伏尔泰的通信中首次提出的。在贝利看来，所有行星都有内部热量，现在正处于某种特定的冷却阶段。例如，木星仍然太热，在数千年内都不会出现生命，而月球已经太冷了。在这一观点中，最终状态被描述为一种 &amp;quot;平衡 &amp;quot;状态，在这种平衡中，所有的运动都停止了。&amp;lt;ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
In the years to follow both Thomson's 1852 and the 1862 papers, Helmholtz and Rankine both credited Thomson with the idea, but read further into his papers by publishing views stating that Thomson argued that the universe will end in a &amp;quot;heat death&amp;quot; (Helmholtz) which will be the &amp;quot;end of all physical phenomena&amp;quot; (Rankine).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在汤姆森1852年和1862年的论文发表后的几年里，亥姆霍兹和兰金都赞扬了汤姆森的这个想法，但他们对汤姆森的论文进行了进一步的解读，发表了自己的观点，认为汤姆森认为宇宙将以“热死亡”(亥姆霍兹)结束，这将是“所有物理现象的终结”(兰金)。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Cite book &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |title       = A History of Modern Planetary Physics: Nebulous Earth&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |last        = Brush&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |first       = Stephen G.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Proposals about the final state of the universe depend on the assumptions made about its ultimate fate, and these assumptions have varied considerably over the late 20th century and early 21st century. In a hypothesized &amp;quot;open&amp;quot; or &amp;quot;flat&amp;quot; universe that continues expanding indefinitely, either a heat death or a Big Rip is expected to eventually occur.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
关于宇宙最终状态的提议取决于对宇宙最终命运的假设，而这些假设在20世纪晚期和21世纪早期已经发生了相当大的变化。在一个假设的“开放”或“平坦”宇宙，继续膨胀无限期，要么热死或大撕裂预计最终发生。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |author-link = Stephen G. Brush&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |publisher   = Cambridge University Press&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
If a Big Rip does not happen long before that, the &amp;quot;heat death&amp;quot; situation could be avoided if there is a method or mechanism to regenerate hydrogen atoms from radiation, dark matter, dark energy, zero-point energy, or other sources. If so, it is at least possible that star formation and heat transfer can continue, avoiding a gradual running down of the universe due to the conversion of matter into energy and heavier elements in stellar processes, and the absorption of matter by black holes and their subsequent evaporation as Hawking radiation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果大裂缝不会在那之前很久发生，那么如果有一种方法或机制可以从辐射、暗物质、暗能量、零点能量或其他来源再生氢原子，那么“热死”情况就可以避免。如果是这样的话，至少恒星的形成和热量传递可以继续下去，从而避免了在恒星形成过程中由于物质转化为能量和更重的元素，以及黑洞吸收物质并随之蒸发为霍金辐射而导致的宇宙的逐渐减少。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |year        = 1996&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |isbn        = 978-0-521-44171-1&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |volume      = 1&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |page        = [https://archive.org/details/historyofmodernp0000brus/page/77 77]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |url         = https://archive.org/details/historyofmodernp0000brus/page/77&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
From the Big Bang through the present day, matter and dark matter in the universe are thought to have been concentrated in stars, galaxies, and galaxy clusters, and are presumed to continue to do so well into the future. Therefore, the universe is not in thermodynamic equilibrium, and objects can do physical work.&amp;lt;sup&amp;gt;:§VID&amp;lt;/sup&amp;gt; The decay time for a supermassive black hole of roughly 1 galaxy mass (10&amp;lt;sup&amp;gt;11&amp;lt;/sup&amp;gt;&amp;amp;nbsp;solar masses) due to Hawking radiation is on the order of 10&amp;lt;sup&amp;gt;100&amp;lt;/sup&amp;gt;&amp;amp;nbsp;years, so entropy can be produced until at least that time. Some large black holes in the universe are predicted to continue to grow up to perhaps 10&amp;lt;sup&amp;gt;14&amp;lt;/sup&amp;gt;  during the collapse of superclusters of galaxies. Even these would evaporate over a timescale of up to 10&amp;lt;sup&amp;gt;106&amp;lt;/sup&amp;gt; years. After that time, the universe enters the so-called Dark Era and is expected to consist chiefly of a dilute gas of photons and leptons. Over vast periods of time, a spontaneous entropy decrease would eventually occur via the Poincaré recurrence theorem, thermal fluctuations, and fluctuation theorem. Such a scenario, however, has been described as &amp;quot;highly speculative, probably wrong, [and] completely untestable&amp;quot;. Sean M. Carroll, originally an advocate of this idea, no longer supports it.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
从大爆炸到现在，宇宙中的物质和暗物质被认为集中在恒星、星系和星系团中，并且被认为在未来会继续这样做。因此，宇宙不在热力学平衡，物体可以做物理工作。一个大约有1个星系质量(10个 &amp;lt; sup &amp;gt; 11个 &amp;lt;/sup &amp;gt; 太阳质量)的超重黑洞，由于霍金辐射的存在，其衰变时间大约为10 &amp;lt; sup &amp;gt; 100 &amp;lt;/sup &amp;gt; 年，因此至少在那个时间之前，熵是可以产生的。据预测，在超星系团坍缩期间，宇宙中的一些大型黑洞可能会继续增长到10个。即使这些也会在长达10年的时间内蒸发掉。在那之后，宇宙进入了所谓的黑暗时期，预计主要由光子和轻子组成的稀释气体。在大量的时间里，自发的熵减少最终会通过庞加莱始态复现定理、热涨落和涨落定理发生。然而，这种情况被描述为“高度投机，可能是错误的，并且完全不可测试”。最初支持这一观点的肖恩 · m · 卡罗尔不再支持这一观点。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
然而，热寂作为热力学定律的后果的想法最早是在1851年由开尔文勋爵(William Thomson)以宽松的术语提出的，他进一步把萨迪 · 卡诺(1824年)、詹姆斯 · 朱尔(1843年)和鲁道夫 · 克劳修斯(1850年)的机械能损失观点进行理论化。在接下来的十年里，赫尔曼·冯·亥姆霍兹和威廉 · 兰金详细阐述了汤姆森的观点。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
马克斯·普朗克写道，&amp;quot;宇宙的熵 &amp;quot;这个短语没有任何意义，因为它无法有准确的定义。最近，沃尔特·格兰迪写道：&amp;quot;谈论一个我们仍然了解甚少的宇宙的熵是相当冒昧的，我们想知道，对于一个在整个存在过程中从未处于平衡状态的宇宙及其主要成分，人们如何定义热力学熵。&amp;quot;根据蒂萨的说法 &amp;quot;如果一个孤立的系统不处于平衡状态，我们就不能把熵与它联系起来&amp;quot;。布赫达尔写道：&amp;quot;‘宇宙可以被视为一个封闭的热力学系统’，这是一个完全不合理的假设。&amp;quot;根据加拉沃蒂的说法：&amp;quot;......对于失去平衡的系统，即使在静止状态下，也没有普遍接受的熵的概念。&amp;quot;在讨论一般的非平衡状态的熵问题时，Lieb和Yngvason表达了他们的观点如下：&amp;quot;尽管大多数物理学家相信有这样一个非平衡熵，但到目前为止，已经证明不可能以一种明显令人满意的方式来定义它。”在兰茨伯格看来 &amp;quot;第三个误解是，热力学，特别是熵的概念，不需要进一步探究就可以适用于整个宇宙。...... 这些问题有一定的吸引力，但答案都是猜测，并且超出了本书的范围&amp;quot;。&lt;br /&gt;
===历史===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2010年对熵状态的一份分析表明，&amp;quot;一般引力场的熵仍不为人所知&amp;quot;，&amp;quot;引力熵很难量化&amp;quot;。该分析考虑了估算所需的几种可能的假设，并且表明可观测宇宙的熵比之前想象的要多。这是因为分析的结论是：超大质量黑洞是最大的贡献者。李 · 斯莫林更进一步说：&amp;quot;人们早就知道，引力对于防止宇宙进入热平衡非常重要。引力束缚系统具有负的比热——也就是说，当能量消失时，其组分的速度会增加。...... 这样的系统不会演化到均匀的平衡状态。相反，随着它被分割成子系统，它会变得越来越结构化和异质化。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
宇宙热寂的概念来源于对前两个热力学定律在宇宙过程中的应用的讨论。特别是在1851年，开尔文勋爵根据最近关于热的动力学理论的实验，概述了这一观点：&amp;quot;热不是一种物质，而是机械效应的一种动力学形式，我们察觉到机械功和热之间必然存在等价关系，就像原因和结果之间一样&amp;quot;。&amp;lt;ref&amp;gt;Thomson, Sir William. (1851). [https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_dynamical_theory_of_heat.html &amp;quot;On the Dynamical Theory of Heat, with numerical results deduced from Mr Joule’s equivalent of a Thermal Unit, and M. Regnault’s Observations on Steam&amp;quot;] Excerpts. [§§1–14 &amp;amp; §§99–100], ''[[Transactions of the Royal Society of Edinburgh]]'', March 1851, and ''[[Philosophical Magazine|Philosophical Magazine IV]]'', 1852. [from ''Mathematical and Physical Papers'', vol. i, art. XLVIII, pp. 174]&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:——布鲁克斯·迈克尔，[https://web.archive.org/web/20160413033955/http:/www.newscientist.com/article/mg20527511-300-roger-penrose-non-stop-cosmos-non-stop-career/ Roger Penrose: Non-stop cosmos, non-stop career] ''New Scientist'',  2010 年3月10日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
最近在一个相对简单的封闭系统中的非平衡稳态的实验发现，也支持了这一观点。 可以预期的是，一个被分割成子系统的孤立系统不一定能达到热力学平衡并保持在非平衡稳态。熵将从一个子系统传递到另一个子系统，但其产生量将为零，这与热力学第二定律并不矛盾。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Image:Lord Kelvin photograph.jpg|175px|right|thumb|[[William Thomson, 1st Baron Kelvin|Lord Kelvin]] originated the idea of universal heat death in 1852.|链接=Special:FilePath/Lord_Kelvin_photograph.jpg]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1852年，汤姆森出版了《论自然界中机械能耗散的普遍趋势》，其中他概述了热力学第二定律的基本内容，并总结出“机械运动和用于创造该运动的能量将自然趋于耗散或耗尽”的观点&amp;lt;ref&amp;gt;Thomson, Sir William (1852). [https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_a_universal_tendency.html &amp;quot;On a Universal Tendency in Nature to the Dissipation of Mechanical Energy&amp;quot;] ''[[Proceedings of the Royal Society of Edinburgh]]'' for 19 April 1852, also ''[[Philosophical Magazine]]'', Oct. 1852. [This version from ''Mathematical and Physical Papers'', vol. i, art. 59, pp. 511.]&amp;lt;/ref&amp;gt;。这篇论文中的观点，就其应用于太阳的年龄和宇宙运行动力学而言，吸引了威廉·兰肯和赫尔曼·冯·亥姆霍兹等人。据说他们三人就这个问题交换了意见&amp;lt;ref name=&amp;quot;Energy and Empire&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{Cite book&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title        = Energy and Empire: A Biographical Study of Lord Kelvin&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last         = Smith&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first        = Crosbie&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last2        = Wise&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first2       = M. Norton&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| publisher    = Cambridge University Press&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| year         = 1989&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| isbn         = 978-0-521-26173-9&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| pages        = 500&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| author-link2 = M. Norton Wise&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1862年，汤姆森发表了《论太阳热的年龄》一文，他在文中重申了他对能量不灭（第一定律）和能量普遍耗散（第二定律）的基本信念，还有热量扩散、有用运动(功)的停止，以及通过物质宇宙产生的势能耗尽，同时阐明了他对整个宇宙后果的看法。汤姆森写道:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;如果宇宙是有限的，并且遵循现有的法则，那么结果将不可避免地宇宙的休息和死亡的状态。但是，我们不可能设想宇宙中的物质范围有一个极限；因此，科学指向的是一个无尽的进展，通过一个无尽的空间，将势能转化为可感知的运动，今儿转化为热的，而不是一个单一的有限的机制，像时钟一样慢下来，并永远停止&amp;lt;ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{Cite magazine&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last        = Thomson&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first       = Sir William&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| date        = 5 March 1862&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title       = On the Age of the Sun's Heat&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| url         = https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_age_of_the_suns_heat.html&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| magazine    = [[Macmillan's Magazine]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| volume      = 5&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| pages       = 388–93&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在汤姆森1852年和1862年的论文之后的几年里，亥姆霍兹和兰肯都把这个想法归功于汤姆森。但通过发表观点进一步解读他的论文，他们指出汤姆森认为：宇宙将在 &amp;quot;热寂&amp;quot;（亥姆霍兹）中结束，而这将是 &amp;quot;所有物理现象的结束&amp;quot;。（兰肯）&amp;lt;ref name=&amp;quot;Energy and Empire&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 物理宇宙学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 热力学熵&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
分类: 末日情景&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 1851年的科学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 宇宙的终极命运&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E7%83%AD%E5%AF%82&amp;diff=26936</id>
		<title>热寂</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E7%83%AD%E5%AF%82&amp;diff=26936"/>
		<updated>2021-10-13T12:14:40Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条暂由彩云小译翻译，翻译字数共2403，未经人工整理和审校，带来阅读不便，请见谅。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{For|the album by Off Minor|The Heat Death of the Universe}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''宇宙的热寂'''，也被称为大寒或大冻结&amp;lt;ref&amp;gt;[http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_fate.html WMAP – Fate of the Universe], ''WMAP's Universe'', [[NASA]]. Accessed online July 17, 2008.&amp;lt;/ref&amp;gt;，是对宇宙最终命运的猜测，这表明宇宙将进化到没有热力学自由能的状态，因此将无法维持熵增的过程。热寂并不意味着任何特定的绝对温度; 它只要求温差或其他过程可能不再被利用来进行做工。用物理学的语言来说，此时宇宙达到热力学平衡（最大熵）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果宇宙的拓扑结构是开放的或平坦的，或者如果暗能量是一个正的宇宙学常数（两者都与目前的数据一致），宇宙将永远继续膨胀，预计会出现热寂&amp;lt;ref name=&amp;quot;DftS&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
If the topology of the universe is open or flat, or if dark energy is a positive cosmological constant (both of which are consistent with current data), the universe will continue expanding forever, and a heat death is expected to occur, with the universe cooling to approach equilibrium at a very low temperature after a very long time period.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果宇宙的拓扑结构是开放的或者是平坦的，或者暗能量是一个正宇宙学常数(两者都与当前的数据一致) ，那么宇宙将永远继续膨胀，并且预计会发生热死亡，在很长一段时间后，宇宙将在一个非常低的温度下达到平衡。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Cite book&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title            = Death from the Skies!&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The hypothesis of heat death stems from the ideas of Lord Kelvin, who in the 1850s took the theory of heat as mechanical energy loss in nature (as embodied in the first two laws of thermodynamics) and extrapolated it to larger processes on a universal scale.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热死的假说来源于开尔文勋爵的思想，他在19世纪50年代把热理论看作是自然界中的机械能损失(正如前两个热力学定律所体现的那样) ，并将其推广到普遍规模的更大过程中。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last             = Plait&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first            = Philip&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| publisher        = Viking Adult&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The concept of the heat death of the universe is based on the observation that the gravitational potential energy of the universe, also known as rest mass that is stored mostly in baryons, self&amp;amp;#8209;gravitationally shrinks and heats up to ever higher temperatures. Consequently, the ever&amp;amp;#8209;smaller and ever&amp;amp;#8209;hotter baryons &amp;quot;evaporate&amp;quot;, with an exponential acceleration, into the seemingly expanding ambient space as photons, so that eventually the universe will consist of zero&amp;amp;#8209;frequency photons:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
宇宙热死的概念是基于这样的观察: 宇宙的重力位能量，也被称为剩余质量，大部分储存在重子中，自我; 引力收缩和加热到更高的温度。因此，越来越小、越来越热的重子以指数加速“蒸发” ，进入看似正在扩张的周围空间，成为光子，因此最终宇宙将由频率为0的光子组成:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| isbn             = 978-0-670-01997-7&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt; 我们的目标是什么 &amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| publication-date = 16 October 2008&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
If the rest mass decreases by Δm&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;, the kinetic energy E = c&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt;Δm&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt; is produced. The same thing is true if we replace production of kinetic energy E by production of radiant energy E. Continuing this line of argument, one can envisage the possibility that the whole rest mass m of a body could be converted into energy. Then the energy E = m&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;c&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt; would be produced and the whole rest mass of the body would disappear.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果静止质量减小到 δm &amp;lt; sub &amp;gt; 0 &amp;lt;/sub &amp;gt; ，动能 e = c &amp;lt; sup &amp;gt; 2 &amp;lt;/sup &amp;gt; δm &amp;lt; sub &amp;gt; 0 &amp;lt;/sub &amp;gt; 。如果我们用辐射能的产生来代替动能的产生，情况也是如此。继续这一论点，我们可以设想一个物体的整个静止质量 m 可以转化为能量的可能性。然后产生能量 e = m &amp;lt; sub &amp;gt; 0 &amp;lt;/sub &amp;gt; c &amp;lt; sup &amp;gt; 2 &amp;lt;/sup &amp;gt; ，使整个身体的静止质量消失。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| pages            = 259&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
—[https://dokumen.pub/qdownload/international-encyclopedia-of-unified-science-vol-1-nos-6-10.html International Encyclopedia of Unified Science] Vol. 1, nos. 6–10, University of Chicago Press, 1955, p. 460&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
国际统一科学百科全书 https://dokumen.pub/qdownload/International-Encyclopedia-of-Unified-Science-Vol-1-nos-6-10.html。1，no.6-10，芝加哥大学出版社，1955，第460页&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| author-link      = Phil Plait&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote &amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title-link       = Death from the Skies!&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt; 我们的目标是什么 &amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| year             = 2008&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although mechanical energy is indestructible, there is a universal tendency to its dissipation, which produces throughout the system a gradual augmentation and diffusion of heat, cessation of motion and exhaustion of the potential energy of the material Universe.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然机械能是坚不可摧的，但是它的耗散有一种普遍的趋势，这种趋势使整个系统产生热量的逐渐增加和扩散、运动停止和物质宇宙的势能耗尽。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。也就是说，宇宙在很长一段时间后会冷却到很低的温度保持平衡。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
——汤姆森，威廉。[http://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_age_of_the_suns_heat.html 论太阳热能的年龄]， 麦克米伦杂志，1862年3月5日，388–93页&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热寂的假设源于开尔文勋爵的想法，他在19世纪50年代将热力学理论作为自然界的机械能量损失（体现在热力学的前两个定律中）的解释，并将其外推到全球范围内的更大过程。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==概念==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt; 我们的目标是什么 &amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热寂的概念是基于这样的观察：宇宙的重力势能，也被称为主要储存在重子中的静止质量，会进行自我重力式地收缩并加热到越来越高的温度。因此，越来越小、越来越热的重子以指数级的加速度 &amp;quot;蒸发 &amp;quot;到看似膨胀的环境空间中，成为光子。所以，最终宇宙将由零频率的光子组成。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的变化都是相对的。相对于我们常见的物质标准，宇宙正在扩张; 相对于宇宙的大小，我们的物质标准在不断缩小。“膨胀宇宙”理论也可以称为“收缩原子”理论。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
亚瑟·爱丁顿曾经描述过重子蒸发的指数加速:&amp;lt;blockquote&amp;gt;那么，让我们把整个宇宙作为我们的恒定标准，并采用一个宇宙存在的观点，其身体由星系间的空间组成，并随着它们的膨胀而膨胀。或者更确切地说，我们现在必须说它保持了同样的规模，因为它不会承认是它改变了。观察这几千万年的历史，它看到我们在缩小：原子、动物、行星，甚至星系，都同样在缩小。只有星系间的空间保持不变。地球绕着太阳旋转，轨道越来越小。把它不断变化的演变当作一个固定的时间单位是荒谬的。宇宙的存在将自然地把他的长度和时间单位联系起来，使光速保持不变。而我们的岁月将在宇宙的时间尺度上以几何级数递减。在那个尺度上，人的生命变得越来越短暂， 他的三十岁和十岁是一个不断减少的限额。由于几何级数的特性，我们的无限年数加起来将是一个有限的宇宙时间；因此，我们应该称之为永恒的结束只是宇宙日历中一个普通的有限日期。但是在那一天，宇宙在我们的推算中已经膨胀到无穷大，而我们在宇宙存在的推算中已经缩小到什么也没有。(只提供英文版本)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果静止质量减少了 Δ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;就会产生''E'' = ''c''&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt;Δ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;的动能。如果我们用辐射能''E'' 的产生代替动能''E''的产生，情况也是一样的。继续这一论证思路，我们可以设想，一个物体的全部静止质量''m'' 转化为能量的可能性。于是 ''E'' = ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;''c''&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt;的能量会被产生，而物体整个的静止质量就会消失。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
我们行走在生命的舞台上，为了宇宙观众的利益而进行戏剧表演。随着场景的发展，它注意到演员变得越来越小，动作也越来越快。当最后一幕开始时，幕布升起，侏儒演员以疯狂的速度冲过他们的角色。越来越小。越来越快。发生了最后一次强烈的激动的微观模糊现象。然后就什么都没有了。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:—[https://dokumen.pub/qdownload/international-encyclopedia-of-unified-science-vol-1-nos-6-10.html International Encyclopedia of Unified Science] Vol. 1, nos. 6–10, University of Chicago Press, 1955, p. 460&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
—Eddington, Arthur. [https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.220736/page/n105/mode/2up The Expanding Universe] CUP, 1933年，90–92页&amp;lt;/blockquote&amp;gt;虽然机械能是不可破坏的，但它有一个普遍的耗散趋势，这在整个系统中产生了热量的逐渐增加和扩散、运动的停止和物质宇宙的势能的耗尽。&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
After the evaporation of all baryons, the resultant bath of zero&amp;amp;#8209;frequency photons, indistinguishable from empty space, will condense into new protons, each miles across, which will undergo another 13.8&amp;amp;#8209;billion&amp;amp;#8209;year&amp;amp;#8209;long exponentially accelerating shrinkage and evaporation. And so ad infinitum:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在所有重子蒸发之后，由此产生的频率为0的光子浴---- 与空空难以分辨---- 将凝结成新的质子，每英里宽，这将经历另一个13.8亿的长指数加速收缩和蒸发。所以永无止境:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:—Thomson, William. [http://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_age_of_the_suns_heat.html On the Age of the Sun’s Heat] ''Macmillan's Magazine'', 5&amp;amp;nbsp;March 1862, pp. 388–93&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt; 我们的目标是什么 &amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
According to the standard view, dark energy will lead the universe into an eternal accelerating expansion. Every bit of matter will eventually lose contact with every other bit. &amp;quot;It all just seemed unbelievably boring to me,&amp;quot; Penrose says. Then he found something interesting within it: at the very end of the universe, the only remaining particles will be massless. That means everything that exists will travel at the speed of light, making the flow of time meaningless. After a few mathematical manipulations of infinity, out popped a never&amp;amp;#8209;ending universe, where new big bangs are the inevitable result of a universe's demise. In Penrose's theory, one cosmos leads to another. &amp;quot;I used to call it a crazy scheme, but I'm starting to believe it now,&amp;quot; he says. &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
根据标准观点，暗能量将导致宇宙进入永恒的加速膨胀。每一点物质最终都会与其他每一点失去联系。彭罗斯说: “对我来说，这一切都令人难以置信地无聊。”。然后他在其中发现了一些有趣的东西: 在宇宙的尽头，仅存的粒子将是无质量的。这意味着所有存在的事物都将以光速传播，使得时间的流动变得毫无意义。经过一些数学上的无限操作，一个永远不会结束的宇宙出现了，新的宇宙大爆炸是宇宙灭亡的必然结果。在彭罗斯的理论中，一个宇宙导致另一个宇宙。“我过去常说这是一个疯狂的计划，但现在我开始相信了，”他说。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
—Brooks, Michael. [https://web.archive.org/web/20160413033955/http:/www.newscientist.com/article/mg20527511-300-roger-penrose-non-stop-cosmos-non-stop-career/ Roger Penrose: Non-stop cosmos, non-stop career] New Scientist, 10 March 2010&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
ー布鲁克斯，迈克尔。Https://web.archive.org/web/20160413033955/http:/www.newscientist.com/article/mg20527511-300-Roger-Penrose-Non-stop-cosmos-Non-stop-career/ : 《新科学家》 ，2010年3月10日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The exponential acceleration of [[baryon]]s' evaporation has been described by [[Arthur Eddington]]:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;p&amp;gt;All change is relative. The universe is expanding relatively to our common material standards; our material standards are shrinking relatively to the size of the universe. The theory of the &amp;quot;expanding universe&amp;quot; might also be called the theory of the &amp;quot;shrinking atom&amp;quot;. &amp;lt;...&amp;gt;&amp;lt;/p&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;p&amp;gt;Let us then take the whole universe as our standard of constancy, and adopt the view of a cosmic being whose body is composed of intergalactic spaces and swells as they swell. Or rather we must now say it keeps the same size, for he will not admit that it is he who has changed. Watching us for a few thousand million years, he sees us shrinking; atoms, animals, planets, even the galaxies, all shrink alike; only the intergalactic spaces remain the same. The earth spirals round the sun in an ever&amp;amp;#8209;decreasing orbit. It would be absurd to treat its changing revolution as a constant unit of time. The cosmic being will naturally relate his units of length and time so that the velocity of light remains constant. Our years will then decrease in geometrical progression in the cosmic scale of time. On that scale man's life is becoming briefer; his threescore years and ten are an ever&amp;amp;#8209;decreasing allowance. Owing to the property of geometrical progressions an infinite number of our years will add up to a finite cosmic time; so that what we should call the end of eternity is an ordinary finite date in the cosmic calendar. But on that date the universe has expanded to infinity in our reckoning, and we have shrunk to nothing in the reckoning of the cosmic being.&amp;lt;/p&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The idea of heat death stems from the second law of thermodynamics, of which one version states that entropy tends to increase in an isolated system. From this, the hypothesis implies that if the universe lasts for a sufficient time, it will asymptotically approach a state where all energy is evenly distributed. In other words, according to this hypothesis, there is a tendency in nature to the dissipation (energy transformation) of mechanical energy (motion) into thermal energy; hence, by extrapolation, there exists the view that, in time, the mechanical movement of the universe will run down as work is converted to heat because of the second law.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热死的概念来源于热力学第二定律，其中一种说法认为，在一个孤立的系统中，熵倾向于增加。由此，该假设暗示，如果宇宙持续足够长的时间，它将渐近地接近所有能量均匀分布的状态。换句话说，根据这一假设，在自然界中存在着将机械能(运动)耗散(能量转换)为热能的趋势; 因此，通过外推，存在着这样一种观点，即随着时间的推移，宇宙的机械运动将减少，因为根据第二定律，功转换为热。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''We walk the stage of life, performers of a drama for the benefit of the cosmic spectator. As the scenes proceed he notices that the actors are growing smaller and the action quicker. When the last act opens the curtain rises on midget actors rushing through their parts at frantic speed. Smaller and smaller. Faster and faster. One last microscopic blurr of intense agitation. And then nothing.'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:—Eddington, Arthur. [https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.220736/page/n105/mode/2up The Expanding Universe] CUP, 1933, pp.&amp;amp;nbsp;90–92&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The conjecture that all bodies in the universe cool off, eventually becoming too cold to support life, seems to have been first put forward by the French astronomer Jean Sylvain Bailly in 1777 in his writings on the history of astronomy and in the ensuing correspondence with Voltaire. In Bailly's view, all planets have an internal heat and are now at some particular stage of cooling. Jupiter, for instance, is still too hot for life to arise there for thousands of years, while the Moon is already too cold. The final state, in this view, is described as one of &amp;quot;equilibrium&amp;quot; in which all motion ceases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
宇宙中的所有物体都会冷却，最终变得太冷以至于无法维持生命，这一猜想似乎最早是由法国天文学家让·西尔万·巴伊于1777年在他关于天文学史的著作中以及随后与伏尔泰的通信中提出的。在贝利看来，所有的行星都有内部热量，现在正处于某个特定的冷却阶段。例如，木星仍然太热，几千年来无法形成生命，而月球已经太冷了。在这种观点中，最终状态被描述为一种“平衡” ，在这种平衡中，所有的运动都停止了。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The idea of heat death as a consequence of the laws of thermodynamics, however, was first proposed in loose terms beginning in 1851 by Lord Kelvin (William Thomson), who theorized further on the mechanical energy loss views of Sadi Carnot (1824), James Joule (1843) and Rudolf Clausius (1850). Thomson's views were then elaborated over the next decade by Hermann von Helmholtz and William Rankine.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
然而，热死作为热力学定律的后果的想法最早是在1851年由开尔文勋爵(William Thomson)以宽松的术语提出的，他进一步从萨迪 · 卡诺(1824年)、詹姆斯 · 朱尔(1843年)和鲁道夫 · 克劳修斯(1850年)的机械能损失观点进行理论化。在接下来的十年里，赫尔曼·冯·亥姆霍兹和威廉 · 兰金详细阐述了汤姆森的观点。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
After the evaporation of all [[baryon]]s, the resultant bath of zero&amp;amp;#8209;frequency photons, indistinguishable from empty space, will condense into new [[proton]]s, each miles across, which will undergo another 13.8&amp;amp;#8209;billion&amp;amp;#8209;year&amp;amp;#8209;long exponentially accelerating shrinkage and evaporation. And so ''ad infinitum'':&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
According to the standard view, dark energy will lead the universe into an eternal accelerating expansion. Every bit of matter will eventually lose contact with every other bit. &amp;quot;It all just seemed unbelievably boring to me,&amp;quot; Penrose says. Then he found something interesting within it: '''at the very end of the universe, the only remaining particles will be massless. That means everything that exists will travel at the speed of light, making the flow of time meaningless.''' After a few mathematical manipulations of infinity, out popped a never&amp;amp;#8209;ending universe, where new big bangs are the inevitable result of a universe's demise. In Penrose's theory, one cosmos leads to another. &amp;quot;I used to call it a crazy scheme, but I'm starting to believe it now,&amp;quot; he says. &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The idea of heat death of the universe derives from discussion of the application of the first two laws of thermodynamics to universal processes. Specifically, in 1851, Lord Kelvin outlined the view, as based on recent experiments on the dynamical theory of heat: &amp;quot;heat is not a substance, but a dynamical form of mechanical effect, we perceive that there must be an equivalence between mechanical work and heat, as between cause and effect.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
宇宙热死的概念来源于前两个热力学定律对宇宙过程的应用的讨论。特别是在1851年，开尔文勋爵根据最近关于热力学理论的实验概述了这一观点: “热不是一种物质，而是一种机械效应的动力形式，我们认为机械功和热之间，如因果之间，必然存在等价关系。”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:—Brooks, Michael. [https://web.archive.org/web/20160413033955/http:/www.newscientist.com/article/mg20527511-300-roger-penrose-non-stop-cosmos-non-stop-career/ Roger Penrose: Non-stop cosmos, non-stop career] ''New Scientist'', 10 March 2010&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Lord Kelvin originated the idea of universal heat death in 1852.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
开尔文爵士在1852年提出了宇宙热死的概念&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In 1852, Thomson published On a Universal Tendency in Nature to the Dissipation of Mechanical Energy, in which he outlined the rudiments of the second law of thermodynamics summarized by the view that mechanical motion and the energy used to create that motion will naturally tend to dissipate or run down. The ideas in this paper, in relation to their application to the age of the Sun and the dynamics of the universal operation, attracted the likes of William Rankine and Hermann von Helmholtz. The three of them were said to have exchanged ideas on this subject. In 1862, Thomson published &amp;quot;On the age of the Sun's heat&amp;quot;, an article in which he reiterated his fundamental beliefs in the indestructibility of energy (the first law) and the universal dissipation of energy (the second law), leading to diffusion of heat, cessation of useful motion (work), and exhaustion of potential energy through the material universe, while clarifying his view of the consequences for the universe as a whole. Thomson wrote:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1852年，Thomson 出版了《论自然界中机械能耗散的普遍趋势》一书，其中他概述了热力学第二定律的基本原理，总结为机械运动和用来产生运动的能量会自然地趋于消散或下降。这篇论文中的观点，关于它们在太阳时代和宇宙运行动力学中的应用，吸引了像 William Rankine 和赫尔曼·冯·亥姆霍兹。据说他们三人就这个问题交换了意见。1862年，汤姆森发表了《论太阳热的年龄》一文，重申了他对能量不可毁灭(第一定律)和能量普遍耗散(第二定律)的基本信念，导致热量扩散、有用运动(功)停止以及通过物质宇宙的势能耗尽，同时澄清了他对整个宇宙的后果的看法。汤姆森写道:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Origins of the idea==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The idea of heat death stems from the [[second law of thermodynamics]], of which one version states that entropy tends to increase in an [[isolated system]]. From this, the hypothesis implies that if the universe lasts for a sufficient time, it will [[asymptotically]] approach a state where all [[energy]] is evenly distributed. In other words, according to this hypothesis, there is a tendency in nature to the [[dissipation]] (energy transformation) of [[mechanical energy]] (motion) into [[thermal energy]]; hence, by extrapolation, there exists the view that, in time, the mechanical movement of the universe will run down as work is converted to heat because of the second law.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;The result would inevitably be a state of universal rest and death, if the universe were finite and left to obey existing laws. But it is impossible to conceive a limit to the extent of matter in the universe; and therefore science points rather to an endless progress, through an endless space, of action involving the transformation of potential energy into palpable motion and hence into heat, than to a single finite mechanism, running down like a clock, and stopping for ever.&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果宇宙是有限的，并且遵循现有的法则，那么结果将不可避免地是宇宙的休息和死亡的状态。但是，我们不可能设想宇宙中物质范围的极限; 因此，科学指向的是一个无止境的进步，通过一个无止境的空间，将势能转化为可触知的运动，进而转化为热量，而不是一个单一的有限机制，像时钟一样慢下来，永远停止。&amp;lt;/blockquote &amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The conjecture that all bodies in the universe cool off, eventually becoming too cold to support life, seems to have been first put forward by the French astronomer [[Jean Sylvain Bailly]] in 1777 in his writings on the history of astronomy and in the ensuing correspondence with [[Voltaire]]. In Bailly's view, all planets have an [[Internal heating|internal heat]] and are now at some particular stage of cooling. [[Jupiter]], for instance, is still too hot for life to arise there for thousands of years, while the [[Moon]] is already too cold. The final state, in this view, is described as one of &amp;quot;equilibrium&amp;quot; in which all motion ceases.&amp;lt;ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
In the years to follow both Thomson's 1852 and the 1862 papers, Helmholtz and Rankine both credited Thomson with the idea, but read further into his papers by publishing views stating that Thomson argued that the universe will end in a &amp;quot;heat death&amp;quot; (Helmholtz) which will be the &amp;quot;end of all physical phenomena&amp;quot; (Rankine).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在汤姆森1852年和1862年的论文发表后的几年里，亥姆霍兹和兰金都赞扬了汤姆森的这个想法，但他们对汤姆森的论文进行了进一步的解读，发表了自己的观点，认为汤姆森认为宇宙将以“热死亡”(亥姆霍兹)结束，这将是“所有物理现象的终结”(兰金)。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Cite book &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |title       = A History of Modern Planetary Physics: Nebulous Earth&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |last        = Brush&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |first       = Stephen G.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Proposals about the final state of the universe depend on the assumptions made about its ultimate fate, and these assumptions have varied considerably over the late 20th century and early 21st century. In a hypothesized &amp;quot;open&amp;quot; or &amp;quot;flat&amp;quot; universe that continues expanding indefinitely, either a heat death or a Big Rip is expected to eventually occur.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
关于宇宙最终状态的提议取决于对宇宙最终命运的假设，而这些假设在20世纪晚期和21世纪早期已经发生了相当大的变化。在一个假设的“开放”或“平坦”宇宙，继续膨胀无限期，要么热死或大撕裂预计最终发生。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |author-link = Stephen G. Brush&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |publisher   = Cambridge University Press&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
If a Big Rip does not happen long before that, the &amp;quot;heat death&amp;quot; situation could be avoided if there is a method or mechanism to regenerate hydrogen atoms from radiation, dark matter, dark energy, zero-point energy, or other sources. If so, it is at least possible that star formation and heat transfer can continue, avoiding a gradual running down of the universe due to the conversion of matter into energy and heavier elements in stellar processes, and the absorption of matter by black holes and their subsequent evaporation as Hawking radiation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果大裂缝不会在那之前很久发生，那么如果有一种方法或机制可以从辐射、暗物质、暗能量、零点能量或其他来源再生氢原子，那么“热死”情况就可以避免。如果是这样的话，至少恒星的形成和热量传递可以继续下去，从而避免了在恒星形成过程中由于物质转化为能量和更重的元素，以及黑洞吸收物质并随之蒸发为霍金辐射而导致的宇宙的逐渐减少。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |year        = 1996&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |isbn        = 978-0-521-44171-1&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |volume      = 1&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |page        = [https://archive.org/details/historyofmodernp0000brus/page/77 77]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |url         = https://archive.org/details/historyofmodernp0000brus/page/77&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
From the Big Bang through the present day, matter and dark matter in the universe are thought to have been concentrated in stars, galaxies, and galaxy clusters, and are presumed to continue to do so well into the future. Therefore, the universe is not in thermodynamic equilibrium, and objects can do physical work.&amp;lt;sup&amp;gt;:§VID&amp;lt;/sup&amp;gt; The decay time for a supermassive black hole of roughly 1 galaxy mass (10&amp;lt;sup&amp;gt;11&amp;lt;/sup&amp;gt;&amp;amp;nbsp;solar masses) due to Hawking radiation is on the order of 10&amp;lt;sup&amp;gt;100&amp;lt;/sup&amp;gt;&amp;amp;nbsp;years, so entropy can be produced until at least that time. Some large black holes in the universe are predicted to continue to grow up to perhaps 10&amp;lt;sup&amp;gt;14&amp;lt;/sup&amp;gt;  during the collapse of superclusters of galaxies. Even these would evaporate over a timescale of up to 10&amp;lt;sup&amp;gt;106&amp;lt;/sup&amp;gt; years. After that time, the universe enters the so-called Dark Era and is expected to consist chiefly of a dilute gas of photons and leptons. Over vast periods of time, a spontaneous entropy decrease would eventually occur via the Poincaré recurrence theorem, thermal fluctuations, and fluctuation theorem. Such a scenario, however, has been described as &amp;quot;highly speculative, probably wrong, [and] completely untestable&amp;quot;. Sean M. Carroll, originally an advocate of this idea, no longer supports it.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
从大爆炸到现在，宇宙中的物质和暗物质被认为集中在恒星、星系和星系团中，并且被认为在未来会继续这样做。因此，宇宙不在热力学平衡，物体可以做物理工作。一个大约有1个星系质量(10个 &amp;lt; sup &amp;gt; 11个 &amp;lt;/sup &amp;gt; 太阳质量)的超重黑洞，由于霍金辐射的存在，其衰变时间大约为10 &amp;lt; sup &amp;gt; 100 &amp;lt;/sup &amp;gt; 年，因此至少在那个时间之前，熵是可以产生的。据预测，在超星系团坍缩期间，宇宙中的一些大型黑洞可能会继续增长到10个。即使这些也会在长达10年的时间内蒸发掉。在那之后，宇宙进入了所谓的黑暗时期，预计主要由光子和轻子组成的稀释气体。在大量的时间里，自发的熵减少最终会通过庞加莱始态复现定理、热涨落和涨落定理发生。然而，这种情况被描述为“高度投机，可能是错误的，并且完全不可测试”。最初支持这一观点的肖恩 · m · 卡罗尔不再支持这一观点。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The idea of heat death as a consequence of the laws of thermodynamics, however, was first proposed in loose terms beginning in 1851 by Lord Kelvin (William Thomson), who theorized further on the mechanical energy loss views of [[Nicolas Léonard Sadi Carnot|Sadi Carnot]] (1824), [[James Joule]] (1843) and [[Rudolf Clausius]] (1850). Thomson's views were then elaborated over the next decade by [[Hermann von Helmholtz]] and [[William Rankine]].{{citation needed|date=November 2015}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Max Planck wrote that the phrase &amp;quot;entropy of the universe&amp;quot; has no meaning because it admits of no accurate definition. More recently, Walter Grandy writes: &amp;quot;It is rather presumptuous to speak of the entropy of a universe about which we still understand so little, and we wonder how one might define thermodynamic entropy for a universe and its major constituents that have never been in equilibrium in their entire existence.&amp;quot; According to Tisza: &amp;quot;If an isolated system is not in equilibrium, we cannot associate an entropy with it.&amp;quot; Buchdahl writes of &amp;quot;the entirely unjustifiable assumption that the universe can be treated as a closed thermodynamic system&amp;quot;. According to Gallavotti: &amp;quot;... there is no universally accepted notion of entropy for systems out of equilibrium, even when in a stationary state.&amp;quot; Discussing the question of entropy for non-equilibrium states in general, Lieb and Yngvason express their opinion as follows: &amp;quot;Despite the fact that most physicists believe in such a nonequilibrium entropy, it has so far proved impossible to define it in a clearly satisfactory way.&amp;quot; In Landsberg's opinion: &amp;quot;The third misconception is that thermodynamics, and in particular, the concept of entropy, can without further enquiry be applied to the whole universe. ... These questions have a certain fascination, but the answers are speculations, and lie beyond the scope of this book.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
马克斯 · 普朗克写道，“宇宙的熵”这个短语没有任何意义，因为它不承认有准确的定义。最近，Walter Grandy 写道: “我们仍然对宇宙的熵知之甚少，我们想知道如何定义一个宇宙及其主要成分的熵，而这些成分在整个存在过程中从未处于平衡状态。”蒂萨说: “如果一个孤立的系统不处于平衡状态，我们就不能把熵和它联系起来。”布赫达尔写道: “宇宙可以被视为一个封闭的热力学系统，这是完全不合理的假设。”。根据 Gallavotti 的说法: “对于失去平衡的系统，没有普遍接受的熵的概念，即使是在定态中。”在讨论一般非平衡态的熵问题时，Lieb 和 Yngvason 表达了他们的观点如下: “尽管大多数物理学家相信存在这样的非平衡熵，但迄今为止已经证明不可能以一种明显令人满意的方式来定义它。”兰兹伯格认为: “第三个误解是，热力学，特别是熵的概念，不需要进一步探究就可以应用于整个宇宙。...这些问题有一定的吸引力，但答案都是推测，超出了本书的范围。”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===History===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A 2010 analysis of entropy states, &amp;quot;The entropy of a general gravitational field is still not known&amp;quot;, and &amp;quot;gravitational entropy is difficult to quantify&amp;quot;. The analysis considers several possible assumptions that would be needed for estimates and suggests that the observable universe has more entropy than previously thought. This is because the analysis concludes that supermassive black holes are the largest contributor. Lee Smolin goes further: &amp;quot;It has long been known that gravity is important for keeping the universe out of thermal equilibrium. Gravitationally bound systems have negative specific heat—that is, the velocities of their components increase when energy is removed. ... Such a system does not evolve toward a homogeneous equilibrium state. Instead it becomes increasingly structured and heterogeneous as it fragments into subsystems.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2010年对熵状态的分析表明，“一个普通引力场的熵仍然不为人知” ，“引力熵很难量化”。该分析考虑了几个可能的假设，这些假设对于估计来说是必要的，并且表明可观测宇宙的熵比之前想象的要多。这是因为分析得出结论，超大质量黑洞是最大的贡献者。李 · 斯莫林更进一步说: “人们早就知道，引力对于防止宇宙进入热平衡十分重要。引力束缚系统具有负的比热，也就是说，当能量消失时，其组分的速度增加。...这样的系统不会演化到均匀的平衡状态。相反，随着它分解成子系统，它变得越来越结构化和异构化。”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The idea of heat death of the universe derives from discussion of the application of the first two laws of thermodynamics to universal processes. Specifically, in 1851, Lord Kelvin outlined the view, as based on recent experiments on the dynamical [[theory of heat]]: &amp;quot;heat is not a substance, but a dynamical form of mechanical effect, we perceive that there must be an equivalence between mechanical work and heat, as between cause and effect.&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;Thomson, Sir William. (1851). [https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_dynamical_theory_of_heat.html &amp;quot;On the Dynamical Theory of Heat, with numerical results deduced from Mr Joule’s equivalent of a Thermal Unit, and M. Regnault’s Observations on Steam&amp;quot;] Excerpts. [§§1–14 &amp;amp; §§99–100], ''[[Transactions of the Royal Society of Edinburgh]]'', March 1851, and ''[[Philosophical Magazine|Philosophical Magazine IV]]'', 1852. [from ''Mathematical and Physical Papers'', vol. i, art. XLVIII, pp. 174]&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
This point of view is also supported by the fact of a recent experimental discovery of a stable non-equilibrium steady state in a relatively simple closed system. It should be expected that an isolated system fragmented into subsystems does not necessarily come to thermodynamic equilibrium and remain in non-equilibrium steady state. Entropy will be transmitted from one subsystem to another, but its production will be zero, which does not contradict the second law of thermodynamics.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
最近在一个相对简单的封闭系统中实验发现了稳定的非平衡稳态，这也支持了这一观点。可以预期的是，一个分裂成子系统的孤立系统不一定会达到热力学平衡并保持非平衡的稳定状态。熵将从一个子系统传递到另一个子系统，但是它的产出将为零，这与热力学第二定律并不矛盾。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Image:Lord Kelvin photograph.jpg|175px|right|thumb|[[William Thomson, 1st Baron Kelvin|Lord Kelvin]] originated the idea of universal heat death in 1852.|链接=Special:FilePath/Lord_Kelvin_photograph.jpg]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In 1852, Thomson published ''On a Universal Tendency in Nature to the Dissipation of Mechanical Energy'', in which he outlined the rudiments of the second law of thermodynamics summarized by the view that mechanical motion and the energy used to create that motion will naturally tend to dissipate or run down.&amp;lt;ref&amp;gt;Thomson, Sir William (1852). [https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_a_universal_tendency.html &amp;quot;On a Universal Tendency in Nature to the Dissipation of Mechanical Energy&amp;quot;] ''[[Proceedings of the Royal Society of Edinburgh]]'' for 19 April 1852, also ''[[Philosophical Magazine]]'', Oct. 1852. [This version from ''Mathematical and Physical Papers'', vol. i, art. 59, pp. 511.]&amp;lt;/ref&amp;gt; The ideas in this paper, in relation to their application to the age of the [[Sun]] and the dynamics of the universal operation, attracted the likes of William Rankine and Hermann von Helmholtz. The three of them were said to have exchanged ideas on this subject.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Energy and Empire&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{Cite book&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title        = Energy and Empire: A Biographical Study of Lord Kelvin&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last         = Smith&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first        = Crosbie&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last2        = Wise&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first2       = M. Norton&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| publisher    = Cambridge University Press&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| year         = 1989&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| isbn         = 978-0-521-26173-9&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| pages        = 500&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| author-link2 = M. Norton Wise&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt; In 1862, Thomson published &amp;quot;On the age of the Sun's heat&amp;quot;, an article in which he reiterated his fundamental beliefs in the indestructibility of energy (the [[first law of thermodynamics|first law]]) and the universal dissipation of energy (the second law), leading to diffusion of heat, cessation of useful motion ([[work (physics)|work]]), and exhaustion of [[potential energy]] through the material universe, while clarifying his view of the consequences for the universe as a whole. Thomson wrote:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;The result would inevitably be a state of universal rest and death, if the universe were finite and left to obey existing laws. But it is impossible to conceive a limit to the extent of matter in the universe; and therefore science points rather to an endless progress, through an endless space, of action involving the transformation of [[potential energy]] into [[Work (physics)|palpable motion]] and hence into [[heat]], than to a single finite mechanism, running down like a clock, and stopping for ever.&amp;lt;ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Cite magazine&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last        = Thomson&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first       = Sir William&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| date        = 5 March 1862&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title       = On the Age of the Sun's Heat&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| url         = https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_age_of_the_suns_heat.html&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| magazine    = [[Macmillan's Magazine]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| volume      = 5&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| pages       = 388–93&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 物理宇宙学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In the years to follow both Thomson's 1852 and the 1862 papers, Helmholtz and Rankine both credited Thomson with the idea, but read further into his papers by publishing views stating that Thomson argued that the universe will end in a &amp;quot;''heat death''&amp;quot; (Helmholtz) which will be the &amp;quot;''end of all physical phenomena''&amp;quot; (Rankine).&amp;lt;ref name=&amp;quot;Energy and Empire&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 热力学熵&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
分类: 末日情景&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 1851年的科学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 宇宙的终极命运&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;small&amp;gt;This page was moved from [[wikipedia:en:Heat death of the universe]]. Its edit history can be viewed at [[热寂/edithistory]]&amp;lt;/small&amp;gt;&amp;lt;/noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E7%83%AD%E5%AF%82&amp;diff=26911</id>
		<title>热寂</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E7%83%AD%E5%AF%82&amp;diff=26911"/>
		<updated>2021-09-29T14:06:01Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条暂由彩云小译翻译，翻译字数共2403，未经人工整理和审校，带来阅读不便，请见谅。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{For|the album by Off Minor|The Heat Death of the Universe}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{article issues|&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{article issues|&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{文章问题 | &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Over-quotation|date=September 2020}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Original research|date=September 2020}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{short description|Possible end of the universe}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Physical cosmology|expansion}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''宇宙的热寂'''，也被称为大寒或大冻结&amp;lt;ref&amp;gt;[http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_fate.html WMAP – Fate of the Universe], ''WMAP's Universe'', [[NASA]]. Accessed online July 17, 2008.&amp;lt;/ref&amp;gt;，是对宇宙最终命运的猜测，这表明宇宙将进化到没有热力学自由能的状态，因此将无法维持熵增的过程。热寂并不意味着任何特定的绝对温度; 它只要求温差或其他过程可能不再被利用来进行做工。用物理学的语言来说，此时宇宙达到热力学平衡（最大熵）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果宇宙的拓扑结构是开放的或平坦的，或者如果暗能量是一个正的宇宙学常数（两者都与目前的数据一致），宇宙将永远继续膨胀，预计会出现热寂&amp;lt;ref name=&amp;quot;DftS&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
If the topology of the universe is open or flat, or if dark energy is a positive cosmological constant (both of which are consistent with current data), the universe will continue expanding forever, and a heat death is expected to occur, with the universe cooling to approach equilibrium at a very low temperature after a very long time period.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果宇宙的拓扑结构是开放的或者是平坦的，或者暗能量是一个正宇宙学常数(两者都与当前的数据一致) ，那么宇宙将永远继续膨胀，并且预计会发生热死亡，在很长一段时间后，宇宙将在一个非常低的温度下达到平衡。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Cite book&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title            = Death from the Skies!&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The hypothesis of heat death stems from the ideas of Lord Kelvin, who in the 1850s took the theory of heat as mechanical energy loss in nature (as embodied in the first two laws of thermodynamics) and extrapolated it to larger processes on a universal scale.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热死的假说来源于开尔文勋爵的思想，他在19世纪50年代把热理论看作是自然界中的机械能损失(正如前两个热力学定律所体现的那样) ，并将其推广到普遍规模的更大过程中。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last             = Plait&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first            = Philip&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| publisher        = Viking Adult&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The concept of the heat death of the universe is based on the observation that the gravitational potential energy of the universe, also known as rest mass that is stored mostly in baryons, self&amp;amp;#8209;gravitationally shrinks and heats up to ever higher temperatures. Consequently, the ever&amp;amp;#8209;smaller and ever&amp;amp;#8209;hotter baryons &amp;quot;evaporate&amp;quot;, with an exponential acceleration, into the seemingly expanding ambient space as photons, so that eventually the universe will consist of zero&amp;amp;#8209;frequency photons:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
宇宙热死的概念是基于这样的观察: 宇宙的重力位能量，也被称为剩余质量，大部分储存在重子中，自我; 引力收缩和加热到更高的温度。因此，越来越小、越来越热的重子以指数加速“蒸发” ，进入看似正在扩张的周围空间，成为光子，因此最终宇宙将由频率为0的光子组成:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| isbn             = 978-0-670-01997-7&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt; 我们的目标是什么 &amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| publication-date = 16 October 2008&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
If the rest mass decreases by Δm&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;, the kinetic energy E = c&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt;Δm&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt; is produced. The same thing is true if we replace production of kinetic energy E by production of radiant energy E. Continuing this line of argument, one can envisage the possibility that the whole rest mass m of a body could be converted into energy. Then the energy E = m&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;c&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt; would be produced and the whole rest mass of the body would disappear.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果静止质量减小到 δm &amp;lt; sub &amp;gt; 0 &amp;lt;/sub &amp;gt; ，动能 e = c &amp;lt; sup &amp;gt; 2 &amp;lt;/sup &amp;gt; δm &amp;lt; sub &amp;gt; 0 &amp;lt;/sub &amp;gt; 。如果我们用辐射能的产生来代替动能的产生，情况也是如此。继续这一论点，我们可以设想一个物体的整个静止质量 m 可以转化为能量的可能性。然后产生能量 e = m &amp;lt; sub &amp;gt; 0 &amp;lt;/sub &amp;gt; c &amp;lt; sup &amp;gt; 2 &amp;lt;/sup &amp;gt; ，使整个身体的静止质量消失。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| pages            = 259&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
—[https://dokumen.pub/qdownload/international-encyclopedia-of-unified-science-vol-1-nos-6-10.html International Encyclopedia of Unified Science] Vol. 1, nos. 6–10, University of Chicago Press, 1955, p. 460&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
国际统一科学百科全书 https://dokumen.pub/qdownload/International-Encyclopedia-of-Unified-Science-Vol-1-nos-6-10.html。1，no.6-10，芝加哥大学出版社，1955，第460页&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| author-link      = Phil Plait&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote &amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title-link       = Death from the Skies!&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt; 我们的目标是什么 &amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| year             = 2008&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although mechanical energy is indestructible, there is a universal tendency to its dissipation, which produces throughout the system a gradual augmentation and diffusion of heat, cessation of motion and exhaustion of the potential energy of the material Universe.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然机械能是坚不可摧的，但是它的耗散有一种普遍的趋势，这种趋势使整个系统产生热量的逐渐增加和扩散、运动停止和物质宇宙的势能耗尽。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。也就是说，宇宙在很长一段时间后会冷却到很低的温度保持平衡。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
—Thomson, William. [http://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_age_of_the_suns_heat.html On the Age of the Sun’s Heat] Macmillan's Magazine, 5&amp;amp;nbsp;March 1862, pp. 388–93&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
ー汤姆森，威廉。论太阳热能的年龄 http://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_age_of_the_suns_heat.html 麦克米伦杂志，1862年3月5日，388–93页&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The hypothesis of heat death stems from the ideas of [[William Thomson, 1st Baron Kelvin|Lord Kelvin]], who in the 1850s took the [[theory of heat]] as [[mechanical energy]] loss in nature (as embodied in the first two [[laws of thermodynamics]]) and [[Extrapolation|extrapolated]] it to larger processes on a universal scale.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The exponential acceleration of baryons' evaporation has been described by Arthur Eddington:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
重子蒸发的指数加速已经被亚瑟·爱丁顿描述过了:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Concept==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt; 我们的目标是什么 &amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The concept of the heat death of the universe is based on the observation that the gravitational potential energy of the universe, also known as [[rest mass]] that is stored mostly in [[baryon]]s, self&amp;amp;#8209;gravitationally shrinks and heats up to ever higher temperatures. Consequently, the ever&amp;amp;#8209;smaller and ever&amp;amp;#8209;hotter baryons &amp;quot;evaporate&amp;quot;, with an exponential acceleration, into the seemingly expanding ambient space as photons, so that eventually the universe will consist of zero&amp;amp;#8209;frequency photons:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;p&amp;gt;All change is relative. The universe is expanding relatively to our common material standards; our material standards are shrinking relatively to the size of the universe. The theory of the &amp;quot;expanding universe&amp;quot; might also be called the theory of the &amp;quot;shrinking atom&amp;quot;. &amp;lt;...&amp;gt;&amp;lt;/p&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的变化都是相对的。宇宙相对于我们共同的物质标准正在扩张; 我们的物质标准相对于宇宙的大小正在缩小。“膨胀宇宙”理论也可以称为“收缩原子”理论。我不知道你在说什么&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;p&amp;gt;Let us then take the whole universe as our standard of constancy, and adopt the view of a cosmic being whose body is composed of intergalactic spaces and swells as they swell. Or rather we must now say it keeps the same size, for he will not admit that it is he who has changed. Watching us for a few thousand million years, he sees us shrinking; atoms, animals, planets, even the galaxies, all shrink alike; only the intergalactic spaces remain the same. The earth spirals round the sun in an ever&amp;amp;#8209;decreasing orbit. It would be absurd to treat its changing revolution as a constant unit of time. The cosmic being will naturally relate his units of length and time so that the velocity of light remains constant. Our years will then decrease in geometrical progression in the cosmic scale of time. On that scale man's life is becoming briefer; his threescore years and ten are an ever&amp;amp;#8209;decreasing allowance. Owing to the property of geometrical progressions an infinite number of our years will add up to a finite cosmic time; so that what we should call the end of eternity is an ordinary finite date in the cosmic calendar. But on that date the universe has expanded to infinity in our reckoning, and we have shrunk to nothing in the reckoning of the cosmic being.&amp;lt;/p&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
那么，让我们以整个宇宙作为恒常的标准，采纳宇宙存在的观点，认为宇宙存在的身体是由星系间的空间组成的，膨胀时会膨胀。或者更确切地说，我们现在必须说它保持了同样的规模，因为他不会承认是他改变了。观察我们几千万年，他看到我们在缩小; 原子、动物、行星，甚至星系，都一样缩小; 只有星系间的空间保持不变。地球绕着太阳旋转，轨道越来越小。把它不断变化的革命当作一个固定的时间单位是荒谬的。宇宙存在自然而然地将他的长度和时间单位联系起来，以便光速保持不变。我们的年龄将随着宇宙时间尺度上的几何级数而减少。在这个尺度上，人的生命变得越来越短暂; 他的六十岁和十岁是一个不断减少的零用钱。由于几何级数的性质，我们的无限年数加起来就是一个有限的宇宙时间; 所以我们应该称之为永恆的终结时间是宇宙日历中的一个普通的有限日期。但是在那一天，宇宙在我们的推算中已经膨胀到无穷大，而我们在宇宙存在的推算中已经缩小到什么也没有。(只提供英文版本)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
If the rest mass decreases by Δ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;, the kinetic energy ''E'' = ''c''&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt;Δ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt; is produced. The same thing is true if we replace production of kinetic energy ''E'' by production of radiant energy ''E''. Continuing this line of argument, one can envisage the possibility that the whole rest mass ''m'' of a body could be converted into energy. Then the energy ''E'' = ''m''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;''c''&amp;lt;sup&amp;gt;2&amp;lt;/sup&amp;gt; would be produced and the whole rest mass of the body would disappear.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
We walk the stage of life, performers of a drama for the benefit of the cosmic spectator. As the scenes proceed he notices that the actors are growing smaller and the action quicker. When the last act opens the curtain rises on midget actors rushing through their parts at frantic speed. Smaller and smaller. Faster and faster. One last microscopic blurr of intense agitation. And then nothing.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
我们行走在生命的舞台上，为了宇宙旁观者的利益而表演戏剧。随着场景的进行，他注意到演员们变得越来越小，动作也越来越快。当最后一幕开始时，幕布升起，侏儒演员以疯狂的速度冲过他们的角色。越来越小。越来越快。强烈搅动的最后一个微小的冲口。然后什么也没有。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:—[https://dokumen.pub/qdownload/international-encyclopedia-of-unified-science-vol-1-nos-6-10.html International Encyclopedia of Unified Science] Vol. 1, nos. 6–10, University of Chicago Press, 1955, p. 460&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
—Eddington, Arthur. [https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.220736/page/n105/mode/2up The Expanding Universe] CUP, 1933, pp.&amp;amp;nbsp;90–92&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
—Eddington, Arthur.1933年， https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.220736/page/n105/mode/2up 90-92页&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although mechanical energy is indestructible, there is a universal tendency to its dissipation, which produces throughout the system a gradual augmentation and diffusion of heat, cessation of motion and '''exhaustion of the potential energy of the material Universe'''.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
After the evaporation of all baryons, the resultant bath of zero&amp;amp;#8209;frequency photons, indistinguishable from empty space, will condense into new protons, each miles across, which will undergo another 13.8&amp;amp;#8209;billion&amp;amp;#8209;year&amp;amp;#8209;long exponentially accelerating shrinkage and evaporation. And so ad infinitum:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在所有重子蒸发之后，由此产生的频率为0的光子浴---- 与空空难以分辨---- 将凝结成新的质子，每英里宽，这将经历另一个13.8亿的长指数加速收缩和蒸发。所以永无止境:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:—Thomson, William. [http://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_age_of_the_suns_heat.html On the Age of the Sun’s Heat] ''Macmillan's Magazine'', 5&amp;amp;nbsp;March 1862, pp. 388–93&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt; 我们的目标是什么 &amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
According to the standard view, dark energy will lead the universe into an eternal accelerating expansion. Every bit of matter will eventually lose contact with every other bit. &amp;quot;It all just seemed unbelievably boring to me,&amp;quot; Penrose says. Then he found something interesting within it: at the very end of the universe, the only remaining particles will be massless. That means everything that exists will travel at the speed of light, making the flow of time meaningless. After a few mathematical manipulations of infinity, out popped a never&amp;amp;#8209;ending universe, where new big bangs are the inevitable result of a universe's demise. In Penrose's theory, one cosmos leads to another. &amp;quot;I used to call it a crazy scheme, but I'm starting to believe it now,&amp;quot; he says. &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
根据标准观点，暗能量将导致宇宙进入永恒的加速膨胀。每一点物质最终都会与其他每一点失去联系。彭罗斯说: “对我来说，这一切都令人难以置信地无聊。”。然后他在其中发现了一些有趣的东西: 在宇宙的尽头，仅存的粒子将是无质量的。这意味着所有存在的事物都将以光速传播，使得时间的流动变得毫无意义。经过一些数学上的无限操作，一个永远不会结束的宇宙出现了，新的宇宙大爆炸是宇宙灭亡的必然结果。在彭罗斯的理论中，一个宇宙导致另一个宇宙。“我过去常说这是一个疯狂的计划，但现在我开始相信了，”他说。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
—Brooks, Michael. [https://web.archive.org/web/20160413033955/http:/www.newscientist.com/article/mg20527511-300-roger-penrose-non-stop-cosmos-non-stop-career/ Roger Penrose: Non-stop cosmos, non-stop career] New Scientist, 10 March 2010&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
ー布鲁克斯，迈克尔。Https://web.archive.org/web/20160413033955/http:/www.newscientist.com/article/mg20527511-300-Roger-Penrose-Non-stop-cosmos-Non-stop-career/ : 《新科学家》 ，2010年3月10日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The exponential acceleration of [[baryon]]s' evaporation has been described by [[Arthur Eddington]]:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;p&amp;gt;All change is relative. The universe is expanding relatively to our common material standards; our material standards are shrinking relatively to the size of the universe. The theory of the &amp;quot;expanding universe&amp;quot; might also be called the theory of the &amp;quot;shrinking atom&amp;quot;. &amp;lt;...&amp;gt;&amp;lt;/p&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;p&amp;gt;Let us then take the whole universe as our standard of constancy, and adopt the view of a cosmic being whose body is composed of intergalactic spaces and swells as they swell. Or rather we must now say it keeps the same size, for he will not admit that it is he who has changed. Watching us for a few thousand million years, he sees us shrinking; atoms, animals, planets, even the galaxies, all shrink alike; only the intergalactic spaces remain the same. The earth spirals round the sun in an ever&amp;amp;#8209;decreasing orbit. It would be absurd to treat its changing revolution as a constant unit of time. The cosmic being will naturally relate his units of length and time so that the velocity of light remains constant. Our years will then decrease in geometrical progression in the cosmic scale of time. On that scale man's life is becoming briefer; his threescore years and ten are an ever&amp;amp;#8209;decreasing allowance. Owing to the property of geometrical progressions an infinite number of our years will add up to a finite cosmic time; so that what we should call the end of eternity is an ordinary finite date in the cosmic calendar. But on that date the universe has expanded to infinity in our reckoning, and we have shrunk to nothing in the reckoning of the cosmic being.&amp;lt;/p&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The idea of heat death stems from the second law of thermodynamics, of which one version states that entropy tends to increase in an isolated system. From this, the hypothesis implies that if the universe lasts for a sufficient time, it will asymptotically approach a state where all energy is evenly distributed. In other words, according to this hypothesis, there is a tendency in nature to the dissipation (energy transformation) of mechanical energy (motion) into thermal energy; hence, by extrapolation, there exists the view that, in time, the mechanical movement of the universe will run down as work is converted to heat because of the second law.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
热死的概念来源于热力学第二定律，其中一种说法认为，在一个孤立的系统中，熵倾向于增加。由此，该假设暗示，如果宇宙持续足够长的时间，它将渐近地接近所有能量均匀分布的状态。换句话说，根据这一假设，在自然界中存在着将机械能(运动)耗散(能量转换)为热能的趋势; 因此，通过外推，存在着这样一种观点，即随着时间的推移，宇宙的机械运动将减少，因为根据第二定律，功转换为热。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''We walk the stage of life, performers of a drama for the benefit of the cosmic spectator. As the scenes proceed he notices that the actors are growing smaller and the action quicker. When the last act opens the curtain rises on midget actors rushing through their parts at frantic speed. Smaller and smaller. Faster and faster. One last microscopic blurr of intense agitation. And then nothing.'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:—Eddington, Arthur. [https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.220736/page/n105/mode/2up The Expanding Universe] CUP, 1933, pp.&amp;amp;nbsp;90–92&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The conjecture that all bodies in the universe cool off, eventually becoming too cold to support life, seems to have been first put forward by the French astronomer Jean Sylvain Bailly in 1777 in his writings on the history of astronomy and in the ensuing correspondence with Voltaire. In Bailly's view, all planets have an internal heat and are now at some particular stage of cooling. Jupiter, for instance, is still too hot for life to arise there for thousands of years, while the Moon is already too cold. The final state, in this view, is described as one of &amp;quot;equilibrium&amp;quot; in which all motion ceases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
宇宙中的所有物体都会冷却，最终变得太冷以至于无法维持生命，这一猜想似乎最早是由法国天文学家让·西尔万·巴伊于1777年在他关于天文学史的著作中以及随后与伏尔泰的通信中提出的。在贝利看来，所有的行星都有内部热量，现在正处于某个特定的冷却阶段。例如，木星仍然太热，几千年来无法形成生命，而月球已经太冷了。在这种观点中，最终状态被描述为一种“平衡” ，在这种平衡中，所有的运动都停止了。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The idea of heat death as a consequence of the laws of thermodynamics, however, was first proposed in loose terms beginning in 1851 by Lord Kelvin (William Thomson), who theorized further on the mechanical energy loss views of Sadi Carnot (1824), James Joule (1843) and Rudolf Clausius (1850). Thomson's views were then elaborated over the next decade by Hermann von Helmholtz and William Rankine.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
然而，热死作为热力学定律的后果的想法最早是在1851年由开尔文勋爵(William Thomson)以宽松的术语提出的，他进一步从萨迪 · 卡诺(1824年)、詹姆斯 · 朱尔(1843年)和鲁道夫 · 克劳修斯(1850年)的机械能损失观点进行理论化。在接下来的十年里，赫尔曼·冯·亥姆霍兹和威廉 · 兰金详细阐述了汤姆森的观点。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
After the evaporation of all [[baryon]]s, the resultant bath of zero&amp;amp;#8209;frequency photons, indistinguishable from empty space, will condense into new [[proton]]s, each miles across, which will undergo another 13.8&amp;amp;#8209;billion&amp;amp;#8209;year&amp;amp;#8209;long exponentially accelerating shrinkage and evaporation. And so ''ad infinitum'':&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
According to the standard view, dark energy will lead the universe into an eternal accelerating expansion. Every bit of matter will eventually lose contact with every other bit. &amp;quot;It all just seemed unbelievably boring to me,&amp;quot; Penrose says. Then he found something interesting within it: '''at the very end of the universe, the only remaining particles will be massless. That means everything that exists will travel at the speed of light, making the flow of time meaningless.''' After a few mathematical manipulations of infinity, out popped a never&amp;amp;#8209;ending universe, where new big bangs are the inevitable result of a universe's demise. In Penrose's theory, one cosmos leads to another. &amp;quot;I used to call it a crazy scheme, but I'm starting to believe it now,&amp;quot; he says. &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The idea of heat death of the universe derives from discussion of the application of the first two laws of thermodynamics to universal processes. Specifically, in 1851, Lord Kelvin outlined the view, as based on recent experiments on the dynamical theory of heat: &amp;quot;heat is not a substance, but a dynamical form of mechanical effect, we perceive that there must be an equivalence between mechanical work and heat, as between cause and effect.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
宇宙热死的概念来源于前两个热力学定律对宇宙过程的应用的讨论。特别是在1851年，开尔文勋爵根据最近关于热力学理论的实验概述了这一观点: “热不是一种物质，而是一种机械效应的动力形式，我们认为机械功和热之间，如因果之间，必然存在等价关系。”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:—Brooks, Michael. [https://web.archive.org/web/20160413033955/http:/www.newscientist.com/article/mg20527511-300-roger-penrose-non-stop-cosmos-non-stop-career/ Roger Penrose: Non-stop cosmos, non-stop career] ''New Scientist'', 10 March 2010&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Lord Kelvin originated the idea of universal heat death in 1852.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
开尔文爵士在1852年提出了宇宙热死的概念&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In 1852, Thomson published On a Universal Tendency in Nature to the Dissipation of Mechanical Energy, in which he outlined the rudiments of the second law of thermodynamics summarized by the view that mechanical motion and the energy used to create that motion will naturally tend to dissipate or run down. The ideas in this paper, in relation to their application to the age of the Sun and the dynamics of the universal operation, attracted the likes of William Rankine and Hermann von Helmholtz. The three of them were said to have exchanged ideas on this subject. In 1862, Thomson published &amp;quot;On the age of the Sun's heat&amp;quot;, an article in which he reiterated his fundamental beliefs in the indestructibility of energy (the first law) and the universal dissipation of energy (the second law), leading to diffusion of heat, cessation of useful motion (work), and exhaustion of potential energy through the material universe, while clarifying his view of the consequences for the universe as a whole. Thomson wrote:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1852年，Thomson 出版了《论自然界中机械能耗散的普遍趋势》一书，其中他概述了热力学第二定律的基本原理，总结为机械运动和用来产生运动的能量会自然地趋于消散或下降。这篇论文中的观点，关于它们在太阳时代和宇宙运行动力学中的应用，吸引了像 William Rankine 和赫尔曼·冯·亥姆霍兹。据说他们三人就这个问题交换了意见。1862年，汤姆森发表了《论太阳热的年龄》一文，重申了他对能量不可毁灭(第一定律)和能量普遍耗散(第二定律)的基本信念，导致热量扩散、有用运动(功)停止以及通过物质宇宙的势能耗尽，同时澄清了他对整个宇宙的后果的看法。汤姆森写道:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Origins of the idea==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The idea of heat death stems from the [[second law of thermodynamics]], of which one version states that entropy tends to increase in an [[isolated system]]. From this, the hypothesis implies that if the universe lasts for a sufficient time, it will [[asymptotically]] approach a state where all [[energy]] is evenly distributed. In other words, according to this hypothesis, there is a tendency in nature to the [[dissipation]] (energy transformation) of [[mechanical energy]] (motion) into [[thermal energy]]; hence, by extrapolation, there exists the view that, in time, the mechanical movement of the universe will run down as work is converted to heat because of the second law.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;The result would inevitably be a state of universal rest and death, if the universe were finite and left to obey existing laws. But it is impossible to conceive a limit to the extent of matter in the universe; and therefore science points rather to an endless progress, through an endless space, of action involving the transformation of potential energy into palpable motion and hence into heat, than to a single finite mechanism, running down like a clock, and stopping for ever.&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果宇宙是有限的，并且遵循现有的法则，那么结果将不可避免地是宇宙的休息和死亡的状态。但是，我们不可能设想宇宙中物质范围的极限; 因此，科学指向的是一个无止境的进步，通过一个无止境的空间，将势能转化为可触知的运动，进而转化为热量，而不是一个单一的有限机制，像时钟一样慢下来，永远停止。&amp;lt;/blockquote &amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The conjecture that all bodies in the universe cool off, eventually becoming too cold to support life, seems to have been first put forward by the French astronomer [[Jean Sylvain Bailly]] in 1777 in his writings on the history of astronomy and in the ensuing correspondence with [[Voltaire]]. In Bailly's view, all planets have an [[Internal heating|internal heat]] and are now at some particular stage of cooling. [[Jupiter]], for instance, is still too hot for life to arise there for thousands of years, while the [[Moon]] is already too cold. The final state, in this view, is described as one of &amp;quot;equilibrium&amp;quot; in which all motion ceases.&amp;lt;ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
In the years to follow both Thomson's 1852 and the 1862 papers, Helmholtz and Rankine both credited Thomson with the idea, but read further into his papers by publishing views stating that Thomson argued that the universe will end in a &amp;quot;heat death&amp;quot; (Helmholtz) which will be the &amp;quot;end of all physical phenomena&amp;quot; (Rankine).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在汤姆森1852年和1862年的论文发表后的几年里，亥姆霍兹和兰金都赞扬了汤姆森的这个想法，但他们对汤姆森的论文进行了进一步的解读，发表了自己的观点，认为汤姆森认为宇宙将以“热死亡”(亥姆霍兹)结束，这将是“所有物理现象的终结”(兰金)。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Cite book &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |title       = A History of Modern Planetary Physics: Nebulous Earth&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |last        = Brush&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |first       = Stephen G.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Proposals about the final state of the universe depend on the assumptions made about its ultimate fate, and these assumptions have varied considerably over the late 20th century and early 21st century. In a hypothesized &amp;quot;open&amp;quot; or &amp;quot;flat&amp;quot; universe that continues expanding indefinitely, either a heat death or a Big Rip is expected to eventually occur.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
关于宇宙最终状态的提议取决于对宇宙最终命运的假设，而这些假设在20世纪晚期和21世纪早期已经发生了相当大的变化。在一个假设的“开放”或“平坦”宇宙，继续膨胀无限期，要么热死或大撕裂预计最终发生。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |author-link = Stephen G. Brush&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |publisher   = Cambridge University Press&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
If a Big Rip does not happen long before that, the &amp;quot;heat death&amp;quot; situation could be avoided if there is a method or mechanism to regenerate hydrogen atoms from radiation, dark matter, dark energy, zero-point energy, or other sources. If so, it is at least possible that star formation and heat transfer can continue, avoiding a gradual running down of the universe due to the conversion of matter into energy and heavier elements in stellar processes, and the absorption of matter by black holes and their subsequent evaporation as Hawking radiation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
如果大裂缝不会在那之前很久发生，那么如果有一种方法或机制可以从辐射、暗物质、暗能量、零点能量或其他来源再生氢原子，那么“热死”情况就可以避免。如果是这样的话，至少恒星的形成和热量传递可以继续下去，从而避免了在恒星形成过程中由于物质转化为能量和更重的元素，以及黑洞吸收物质并随之蒸发为霍金辐射而导致的宇宙的逐渐减少。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |year        = 1996&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |isbn        = 978-0-521-44171-1&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |volume      = 1&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |page        = [https://archive.org/details/historyofmodernp0000brus/page/77 77]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |url         = https://archive.org/details/historyofmodernp0000brus/page/77&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
From the Big Bang through the present day, matter and dark matter in the universe are thought to have been concentrated in stars, galaxies, and galaxy clusters, and are presumed to continue to do so well into the future. Therefore, the universe is not in thermodynamic equilibrium, and objects can do physical work.&amp;lt;sup&amp;gt;:§VID&amp;lt;/sup&amp;gt; The decay time for a supermassive black hole of roughly 1 galaxy mass (10&amp;lt;sup&amp;gt;11&amp;lt;/sup&amp;gt;&amp;amp;nbsp;solar masses) due to Hawking radiation is on the order of 10&amp;lt;sup&amp;gt;100&amp;lt;/sup&amp;gt;&amp;amp;nbsp;years, so entropy can be produced until at least that time. Some large black holes in the universe are predicted to continue to grow up to perhaps 10&amp;lt;sup&amp;gt;14&amp;lt;/sup&amp;gt;  during the collapse of superclusters of galaxies. Even these would evaporate over a timescale of up to 10&amp;lt;sup&amp;gt;106&amp;lt;/sup&amp;gt; years. After that time, the universe enters the so-called Dark Era and is expected to consist chiefly of a dilute gas of photons and leptons. Over vast periods of time, a spontaneous entropy decrease would eventually occur via the Poincaré recurrence theorem, thermal fluctuations, and fluctuation theorem. Such a scenario, however, has been described as &amp;quot;highly speculative, probably wrong, [and] completely untestable&amp;quot;. Sean M. Carroll, originally an advocate of this idea, no longer supports it.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
从大爆炸到现在，宇宙中的物质和暗物质被认为集中在恒星、星系和星系团中，并且被认为在未来会继续这样做。因此，宇宙不在热力学平衡，物体可以做物理工作。一个大约有1个星系质量(10个 &amp;lt; sup &amp;gt; 11个 &amp;lt;/sup &amp;gt; 太阳质量)的超重黑洞，由于霍金辐射的存在，其衰变时间大约为10 &amp;lt; sup &amp;gt; 100 &amp;lt;/sup &amp;gt; 年，因此至少在那个时间之前，熵是可以产生的。据预测，在超星系团坍缩期间，宇宙中的一些大型黑洞可能会继续增长到10个。即使这些也会在长达10年的时间内蒸发掉。在那之后，宇宙进入了所谓的黑暗时期，预计主要由光子和轻子组成的稀释气体。在大量的时间里，自发的熵减少最终会通过庞加莱始态复现定理、热涨落和涨落定理发生。然而，这种情况被描述为“高度投机，可能是错误的，并且完全不可测试”。最初支持这一观点的肖恩 · m · 卡罗尔不再支持这一观点。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The idea of heat death as a consequence of the laws of thermodynamics, however, was first proposed in loose terms beginning in 1851 by Lord Kelvin (William Thomson), who theorized further on the mechanical energy loss views of [[Nicolas Léonard Sadi Carnot|Sadi Carnot]] (1824), [[James Joule]] (1843) and [[Rudolf Clausius]] (1850). Thomson's views were then elaborated over the next decade by [[Hermann von Helmholtz]] and [[William Rankine]].{{citation needed|date=November 2015}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Max Planck wrote that the phrase &amp;quot;entropy of the universe&amp;quot; has no meaning because it admits of no accurate definition. More recently, Walter Grandy writes: &amp;quot;It is rather presumptuous to speak of the entropy of a universe about which we still understand so little, and we wonder how one might define thermodynamic entropy for a universe and its major constituents that have never been in equilibrium in their entire existence.&amp;quot; According to Tisza: &amp;quot;If an isolated system is not in equilibrium, we cannot associate an entropy with it.&amp;quot; Buchdahl writes of &amp;quot;the entirely unjustifiable assumption that the universe can be treated as a closed thermodynamic system&amp;quot;. According to Gallavotti: &amp;quot;... there is no universally accepted notion of entropy for systems out of equilibrium, even when in a stationary state.&amp;quot; Discussing the question of entropy for non-equilibrium states in general, Lieb and Yngvason express their opinion as follows: &amp;quot;Despite the fact that most physicists believe in such a nonequilibrium entropy, it has so far proved impossible to define it in a clearly satisfactory way.&amp;quot; In Landsberg's opinion: &amp;quot;The third misconception is that thermodynamics, and in particular, the concept of entropy, can without further enquiry be applied to the whole universe. ... These questions have a certain fascination, but the answers are speculations, and lie beyond the scope of this book.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
马克斯 · 普朗克写道，“宇宙的熵”这个短语没有任何意义，因为它不承认有准确的定义。最近，Walter Grandy 写道: “我们仍然对宇宙的熵知之甚少，我们想知道如何定义一个宇宙及其主要成分的熵，而这些成分在整个存在过程中从未处于平衡状态。”蒂萨说: “如果一个孤立的系统不处于平衡状态，我们就不能把熵和它联系起来。”布赫达尔写道: “宇宙可以被视为一个封闭的热力学系统，这是完全不合理的假设。”。根据 Gallavotti 的说法: “对于失去平衡的系统，没有普遍接受的熵的概念，即使是在定态中。”在讨论一般非平衡态的熵问题时，Lieb 和 Yngvason 表达了他们的观点如下: “尽管大多数物理学家相信存在这样的非平衡熵，但迄今为止已经证明不可能以一种明显令人满意的方式来定义它。”兰兹伯格认为: “第三个误解是，热力学，特别是熵的概念，不需要进一步探究就可以应用于整个宇宙。...这些问题有一定的吸引力，但答案都是推测，超出了本书的范围。”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===History===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A 2010 analysis of entropy states, &amp;quot;The entropy of a general gravitational field is still not known&amp;quot;, and &amp;quot;gravitational entropy is difficult to quantify&amp;quot;. The analysis considers several possible assumptions that would be needed for estimates and suggests that the observable universe has more entropy than previously thought. This is because the analysis concludes that supermassive black holes are the largest contributor. Lee Smolin goes further: &amp;quot;It has long been known that gravity is important for keeping the universe out of thermal equilibrium. Gravitationally bound systems have negative specific heat—that is, the velocities of their components increase when energy is removed. ... Such a system does not evolve toward a homogeneous equilibrium state. Instead it becomes increasingly structured and heterogeneous as it fragments into subsystems.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2010年对熵状态的分析表明，“一个普通引力场的熵仍然不为人知” ，“引力熵很难量化”。该分析考虑了几个可能的假设，这些假设对于估计来说是必要的，并且表明可观测宇宙的熵比之前想象的要多。这是因为分析得出结论，超大质量黑洞是最大的贡献者。李 · 斯莫林更进一步说: “人们早就知道，引力对于防止宇宙进入热平衡十分重要。引力束缚系统具有负的比热，也就是说，当能量消失时，其组分的速度增加。...这样的系统不会演化到均匀的平衡状态。相反，随着它分解成子系统，它变得越来越结构化和异构化。”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The idea of heat death of the universe derives from discussion of the application of the first two laws of thermodynamics to universal processes. Specifically, in 1851, Lord Kelvin outlined the view, as based on recent experiments on the dynamical [[theory of heat]]: &amp;quot;heat is not a substance, but a dynamical form of mechanical effect, we perceive that there must be an equivalence between mechanical work and heat, as between cause and effect.&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;Thomson, Sir William. (1851). [https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_dynamical_theory_of_heat.html &amp;quot;On the Dynamical Theory of Heat, with numerical results deduced from Mr Joule’s equivalent of a Thermal Unit, and M. Regnault’s Observations on Steam&amp;quot;] Excerpts. [§§1–14 &amp;amp; §§99–100], ''[[Transactions of the Royal Society of Edinburgh]]'', March 1851, and ''[[Philosophical Magazine|Philosophical Magazine IV]]'', 1852. [from ''Mathematical and Physical Papers'', vol. i, art. XLVIII, pp. 174]&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
This point of view is also supported by the fact of a recent experimental discovery of a stable non-equilibrium steady state in a relatively simple closed system. It should be expected that an isolated system fragmented into subsystems does not necessarily come to thermodynamic equilibrium and remain in non-equilibrium steady state. Entropy will be transmitted from one subsystem to another, but its production will be zero, which does not contradict the second law of thermodynamics.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
最近在一个相对简单的封闭系统中实验发现了稳定的非平衡稳态，这也支持了这一观点。可以预期的是，一个分裂成子系统的孤立系统不一定会达到热力学平衡并保持非平衡的稳定状态。熵将从一个子系统传递到另一个子系统，但是它的产出将为零，这与热力学第二定律并不矛盾。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Image:Lord Kelvin photograph.jpg|175px|right|thumb|[[William Thomson, 1st Baron Kelvin|Lord Kelvin]] originated the idea of universal heat death in 1852.|链接=Special:FilePath/Lord_Kelvin_photograph.jpg]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In 1852, Thomson published ''On a Universal Tendency in Nature to the Dissipation of Mechanical Energy'', in which he outlined the rudiments of the second law of thermodynamics summarized by the view that mechanical motion and the energy used to create that motion will naturally tend to dissipate or run down.&amp;lt;ref&amp;gt;Thomson, Sir William (1852). [https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_a_universal_tendency.html &amp;quot;On a Universal Tendency in Nature to the Dissipation of Mechanical Energy&amp;quot;] ''[[Proceedings of the Royal Society of Edinburgh]]'' for 19 April 1852, also ''[[Philosophical Magazine]]'', Oct. 1852. [This version from ''Mathematical and Physical Papers'', vol. i, art. 59, pp. 511.]&amp;lt;/ref&amp;gt; The ideas in this paper, in relation to their application to the age of the [[Sun]] and the dynamics of the universal operation, attracted the likes of William Rankine and Hermann von Helmholtz. The three of them were said to have exchanged ideas on this subject.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Energy and Empire&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{Cite book&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title        = Energy and Empire: A Biographical Study of Lord Kelvin&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last         = Smith&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first        = Crosbie&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last2        = Wise&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first2       = M. Norton&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| publisher    = Cambridge University Press&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| year         = 1989&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| isbn         = 978-0-521-26173-9&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| pages        = 500&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| author-link2 = M. Norton Wise&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt; In 1862, Thomson published &amp;quot;On the age of the Sun's heat&amp;quot;, an article in which he reiterated his fundamental beliefs in the indestructibility of energy (the [[first law of thermodynamics|first law]]) and the universal dissipation of energy (the second law), leading to diffusion of heat, cessation of useful motion ([[work (physics)|work]]), and exhaustion of [[potential energy]] through the material universe, while clarifying his view of the consequences for the universe as a whole. Thomson wrote:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;The result would inevitably be a state of universal rest and death, if the universe were finite and left to obey existing laws. But it is impossible to conceive a limit to the extent of matter in the universe; and therefore science points rather to an endless progress, through an endless space, of action involving the transformation of [[potential energy]] into [[Work (physics)|palpable motion]] and hence into [[heat]], than to a single finite mechanism, running down like a clock, and stopping for ever.&amp;lt;ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Cite magazine&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| last        = Thomson&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| first       = Sir William&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| date        = 5 March 1862&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title       = On the Age of the Sun's Heat&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| url         = https://zapatopi.net/kelvin/papers/on_the_age_of_the_suns_heat.html&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| magazine    = [[Macmillan's Magazine]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| volume      = 5&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| pages       = 388–93&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Category:Physical cosmology&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 物理宇宙学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In the years to follow both Thomson's 1852 and the 1862 papers, Helmholtz and Rankine both credited Thomson with the idea, but read further into his papers by publishing views stating that Thomson argued that the universe will end in a &amp;quot;''heat death''&amp;quot; (Helmholtz) which will be the &amp;quot;''end of all physical phenomena''&amp;quot; (Rankine).&amp;lt;ref name=&amp;quot;Energy and Empire&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Category:Thermodynamic entropy&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 熵&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Cite web&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Category:Doomsday scenarios&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
分类: 末日情景&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| url          = http://webplaza.pt.lu/fklaess/html/HISTORIA.HTML&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Category:1851 in science&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 1851年的科学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title        = Physics Chronology&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Category:Ultimate fate of the universe&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 宇宙的终极命运&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;small&amp;gt;This page was moved from [[wikipedia:en:Heat death of the universe]]. Its edit history can be viewed at [[热寂/edithistory]]&amp;lt;/small&amp;gt;&amp;lt;/noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
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		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E9%9F%A6%E6%96%AF%E7%89%B9%E6%96%B9%E7%A8%8B&amp;diff=26525</id>
		<title>韦斯特方程</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E9%9F%A6%E6%96%AF%E7%89%B9%E6%96%B9%E7%A8%8B&amp;diff=26525"/>
		<updated>2021-09-09T13:29:29Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：格式小修，定稿&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条暂由彩云小译翻译，由Fernando审校。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''西尔韦斯特方程'''是控制论中的矩阵方程，形式如下&amp;lt;ref&amp;gt;这个方程也有常见的等价形式 ''AX''&amp;amp;nbsp;−&amp;amp;nbsp;''XB''&amp;amp;nbsp;=&amp;amp;nbsp;''C''.&amp;lt;/ref&amp;gt;: &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A X + X B = C.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中''A''，''B''，''C''为已知的矩阵，问题是要找到能够满足方程的矩阵X。所有矩阵的系数都是复数。为了使方程有意义，矩阵的行和列需要满足一定条件，''A'' 和 ''B'' 都要是方阵，大小分别是''n''和''m''，而''X''和''C''要是''n x'' ''m''列的矩阵，''n''和''m''也可以相等，四个矩阵都是大小相同的方阵。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
当且仅当 ''A'' 和-''b'' 没有共同的本征值时，西尔韦斯特有唯一解 ''X'' 。更一般地，方程 &amp;lt;math&amp;gt;A X + X B = C.&amp;lt;/math&amp;gt; 也可以视为(可能无限维中)巴拿赫空间中有界算子的方程。在这种情况下，此情形下，有唯一解 ''X'' 的充分必要条件几乎相同:  ''A'' 和-''B'' 的谱不相交&amp;lt;ref&amp;gt;Bhatia and Rosenthal, 1997&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==解的存在及唯一==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
利用克罗内克积符号和向量化算子操作符&amp;lt;math&amp;gt;\operatorname{vec}&amp;lt;/math&amp;gt;，我们可以以下形式重写韦斯特方程: &lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; (I_m \otimes A +  B^T \otimes I_n) \operatorname{vec}X = \operatorname{vec}C,&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
其中 ''A'' 是 ''n'' ''×'' ''m''的矩阵，''B'' 是''m'' ''×'' ''m''的矩阵，''X'' 是''n'' ''×'' ''m''的矩阵，&amp;lt;math&amp;gt;I_k&amp;lt;/math&amp;gt; 是 &amp;lt;math&amp;gt;k \times k&amp;lt;/math&amp;gt;的单位矩阵。在这种形式下，该方程可以看作是一个大小为&amp;lt;math&amp;gt;mn \times mn&amp;lt;/math&amp;gt;的线性系统&amp;lt;ref&amp;gt;然而，不建议为了数值解重写这种形式的方程，因为这个版本计算代价较高，并且存在病态。&amp;lt;/ref&amp;gt;。然而，不建议为了数值解重写这种形式的方程，因为这个版本计算代价较高，并且存在病态。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''定理'''。给定矩阵 &amp;lt;math&amp;gt;A\in \mathbb{C}^{n\times n}&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;B\in \mathbb{C}^{m\times m}&amp;lt;/math&amp;gt;，韦斯特方程 &amp;lt;math&amp;gt;AX+XB=C&amp;lt;/math&amp;gt;对任意  &amp;lt;math&amp;gt;C\in\mathbb{C}^{n\times m}&amp;lt;/math&amp;gt;有唯一解 ''X'' 当且仅当 ''A'' 和''-B'' 不共享任何特征值。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''证明'''。方程&amp;lt;math&amp;gt;AX+XB=C&amp;lt;/math&amp;gt;是一个m和n未知的线性系统，涉及和未知数等量的方程。因此，对于任意给定的 C，它是唯一可解的当且仅当齐次方程 &amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
AX+XB=0&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;仅存在平凡解&amp;lt;math&amp;gt;0&amp;lt;/math&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
(i)假设 ''A'' 和-''B'' 不共享任何特征值。设 ''X'' 是上述齐次方程的解。于是有 &amp;lt;math&amp;gt;AX=X(-B)&amp;lt;/math&amp;gt;，它可以被数学归纳法提升到 &amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
A^kX = X(-B)^k&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
对任意 &amp;lt;math&amp;gt;k \ge 0&amp;lt;/math&amp;gt;都成立。因此，对于任意多项式 p，&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
p(A) X = X p(-B)&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;，特别地，设 &amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt; 是 ''A'' 的特征多项式。那么由 Cayley-Hamilton 定理可得&amp;lt;math&amp;gt;p(A)=0&amp;lt;/math&amp;gt;。同时谱映射定理告诉我们&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
\sigma(p(-B)) = p(\sigma(-B)),&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;，其中 &amp;lt;math&amp;gt;\sigma(\cdot)&amp;lt;/math&amp;gt;表示矩阵的谱。由于 ''A'' 和-''B'' 不共享任何特征值，&amp;lt;math&amp;gt;p(\sigma(-B))&amp;lt;/math&amp;gt;不包含零，因此 &amp;lt;math&amp;gt;p(-B)&amp;lt;/math&amp;gt;是非奇异的。从而得到&amp;lt;math&amp;gt;X= 0&amp;lt;/math&amp;gt;。这证明了定理的“当”部分。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
(ii)现在假设 ''A'' 和-''B'' 有一个相同的特征值 λ。设 u 是 ''A'' 的对应右特征向量，v 是-''B'' 的对应左特征向量，并且 &amp;lt;math&amp;gt;X=u{v}^*&amp;lt;/math&amp;gt;。于是&amp;lt;math&amp;gt;X\neq 0&amp;lt;/math&amp;gt;，而&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
AX+XB = A(uv^*)-(uv^*)(-B) = \lambda uv^*-\lambda uv^* = 0.&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;。因此，''X'' 是上述齐次方程的非平凡解。这证明了定理的“仅当”部分得证。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Q.E.D.'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
作为谱映射定理的另一种形式，证明的第(i)部分&amp;lt;math&amp;gt;p(-B)&amp;lt;/math&amp;gt;的非奇异性也可以用贝祖特的互素多项式恒等式来证明。设 q 是-''B'' 的特征多项式。由于 ''A'' 和-''B'' 不共享任何特征值，所以 p 和 q 互素。因此存在多项式 f 和 g，使得 &amp;lt;math&amp;gt;p(z)f(z)+q(z)g(z)\equiv 1&amp;lt;/math&amp;gt;。利用 Cayley-Hamilton 定理，可得&amp;lt;math&amp;gt;q(-B)=0&amp;lt;/math&amp;gt;，这意味着 &amp;lt;math&amp;gt;p(-B)&amp;lt;/math&amp;gt;是非奇异的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这个定理对实矩阵仍然成立，但需要注意的是考虑它们的复特征值。充分条件的证明仍然适用; 对于必要条件的证明，请注意 &amp;lt;math&amp;gt;\mathrm{Re}(uv^*)&amp;lt;/math&amp;gt;和 &amp;lt;math&amp;gt;\mathrm{Im}(uv^*)&amp;lt;/math&amp;gt; 都满足齐次方程 ''AX + XB = 0''，而它们不能同时为零。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=Roth消去法则= &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
给定两个大小分别为''n'' 和 ''m'' 的复方阵 ''A'' 和 ''B''，以及大小为 ''n × m'' 的矩阵 ''C''，我们可以确认下列两个大小为 ''n + m'' 的方阵[math]\begin{bmatrix} A &amp;amp; C \\ 0 &amp;amp; B \end{bmatrix}[/math]和[math]\begin{bmatrix} A &amp;amp; 0 \\0&amp;amp;B \end{bmatrix}[/math]是否相似。当存在矩阵 ''X'' 使得 ''AX-XB'' ''='' ''C'' ，这两个矩阵就是相似的。换句话说，''X'' 是维斯特方程的解。这就是众所周知的'''Roth消去法则'''&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Gerrish|first1=F|last2=Ward|first2=A.G.B|title=Sylvester's matrix equation and Roth's removal rule|journal=The Mathematical Gazette|date=Nov 1998|volume=82|issue=495|pages=423–430|doi=10.2307/3619888|jstor=3619888}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一种简便的检查方式如下：如果''AX-XB = C''，那么：&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;\begin{bmatrix}I_n &amp;amp; X \\ 0 &amp;amp; I_m \end{bmatrix} \begin{bmatrix} A&amp;amp;C\\0&amp;amp;B \end{bmatrix} \begin{bmatrix} I_n &amp;amp; -X \\ 0&amp;amp; I_m \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} A&amp;amp;0\\0&amp;amp;B \end{bmatrix}.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Roth消去法则无法一般化到巴拿赫空间中的无穷维有界算子中。&amp;lt;ref&amp;gt;Bhatia and Rosenthal, p.3&amp;lt;/ref&amp;gt; &lt;br /&gt;
==数值解==&lt;br /&gt;
韦斯特方程数值解的一个经典算法是 Bartels-Stewart 算法，该算法通过 QR 算法将 矩阵''A'' 和 ''B'' 转化为舒尔形式，然后通过逆向取代法求解三角矩阵。在LAPACK，或是GNU Octave的lyap函数中，该算法的计算代价是[[Big O notation|&amp;lt;math&amp;gt;\mathcal{O}(n^3)&amp;lt;/math&amp;gt;]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web | url=https://octave.sourceforge.io/control/function/lyap.html | title=Function Reference: Lyap}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。也可以参阅该语言中的 sylvester 函数。自 GNU Octave Version 4.0以来，不推荐使用&amp;lt;code&amp;gt;syl&amp;lt;/code&amp;gt;命令。&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web | url=https://www.gnu.org/software/octave/doc/interpreter/Functions-of-a-Matrix.html | title=Functions of a Matrix (GNU Octave (version 4.4.1))}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;The &amp;lt;code&amp;gt;syl&amp;lt;/code&amp;gt; 命令自从GNU Octave 4.0版本以后就弃用了。&amp;lt;/ref&amp;gt;在某些特定的图像处理应用程序中，导出的韦斯特方程有会有解析解&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |first=Q. |last=Wei |first2=N.  |last2=Dobigeon |first3=J.-Y.  |last3=Tourneret |title=Fast Fusion of Multi-Band Images Based on Solving a Sylvester Equation|journal=[[IEEE Transactions on Image Processing|IEEE]] |volume=24 |year=2015 |issue=11 |pages=4109–4121 |doi=10.1109/TIP.2015.2458572|pmid=26208345 |arxiv=1502.03121|bibcode=2015ITIP...24.4109W}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==相关条目==&lt;br /&gt;
*李雅普诺夫方程&lt;br /&gt;
*代数Riccati方程&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==脚注==&lt;br /&gt;
{{Reflist}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==引用==&lt;br /&gt;
*{{cite journal |first=J. |last=Sylvester |title=Sur l'equations en matrices &amp;lt;math&amp;gt;px = xq&amp;lt;/math&amp;gt; |journal=[[C. R. Acad. Sci. Paris]] |volume=99 |year=1884 |issue=2 |pages=67–71, 115–116 }}&lt;br /&gt;
*{{cite journal |first=R. H. |last=Bartels |first2=G. W. |last2=Stewart |title=Solution of the matrix equation &amp;lt;math&amp;gt;AX +XB = C&amp;lt;/math&amp;gt; |journal=[[Comm. ACM]] |volume=15 |year=1972 |issue=9 |pages=820–826 |doi=10.1145/361573.361582 }}&lt;br /&gt;
*{{cite journal |first=R. |last=Bhatia |first2=P. |last2=Rosenthal |title=How and why to solve the operator equation &amp;lt;math&amp;gt;AX -XB = Y &amp;lt;/math&amp;gt; ? |journal=[[Bull. London Math. Soc.]] |volume=29 |issue=1 |year=1997 |pages=1–21 |doi=10.1112/S0024609396001828 }}&lt;br /&gt;
*{{cite journal |first=S.-G. |last=Lee |first2=Q.-P. |last2=Vu |title=Simultaneous solutions of Sylvester equations and idempotent matrices separating the joint spectrum |journal=[[Linear Algebra and its Applications|Linear Algebra Appl.]] |volume=435 |year=2011 |issue=9 |pages=2097–2109 |doi=10.1016/j.laa.2010.09.034 |doi-access=free }}&lt;br /&gt;
*{{cite journal |first=Q. |last=Wei |first2=N.  |last2=Dobigeon |first3=J.-Y.  |last3=Tourneret |title=Fast Fusion of Multi-Band Images Based on Solving a Sylvester Equation|journal=[[IEEE Transactions on Image Processing]] |volume=24 |year=2015 |issue=11 |pages=4109–4121 |doi=10.1109/TIP.2015.2458572|arxiv=1502.03121|bibcode=2015ITIP...24.4109W |pmid=26208345}}&lt;br /&gt;
*{{cite book|last1=Birkhoff and MacLane|title=A survey of Modern Algebra|publisher=Macmillan|pages=213, 299}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 外部链接==&lt;br /&gt;
*[http://calculator-fx.com/calculator/linear-algebra/solve-sylvester-equation Online solver for arbitrary sized matrices.]{{deadlink|date=May 2021}}&lt;br /&gt;
*[http://reference.wolfram.com/mathematica/ref/LyapunovSolve.html Mathematica function to solve the Sylvester equation]&lt;br /&gt;
*[http://www.mathworks.co.uk/help/matlab/ref/sylvester.html MATLAB function to solve the Sylvester equation]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* Online solver for arbitrary sized matrices.&lt;br /&gt;
*Mathematica function to solve the Sylvester equation&lt;br /&gt;
*MATLAB function to solve the Sylvester equation&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*任意大小矩阵的在线求解器。&lt;br /&gt;
* Mathematica 函数求解 Sylvester 方程&lt;br /&gt;
*MATLAB 函数求解 Sylvester 方程&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:Matrices]]&lt;br /&gt;
[[Category:Control theory]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Authority control}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
范畴: 矩阵范畴: 控制论&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;small&amp;gt;This page was moved from [[wikipedia:en:Sylvester equation]]. Its edit history can be viewed at [[韦斯特方程/edithistory]]&amp;lt;/small&amp;gt;&amp;lt;/noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E9%9F%A6%E6%96%AF%E7%89%B9%E6%96%B9%E7%A8%8B&amp;diff=26524</id>
		<title>韦斯特方程</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E9%9F%A6%E6%96%AF%E7%89%B9%E6%96%B9%E7%A8%8B&amp;diff=26524"/>
		<updated>2021-09-09T09:04:23Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：审校初稿完成&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条暂由彩云小译翻译，由Fernando审校。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''西尔韦斯特方程'''是控制论中的矩阵方程，形式如下&amp;lt;ref&amp;gt;这个方程也有常见的等价形式 ''AX''&amp;amp;nbsp;−&amp;amp;nbsp;''XB''&amp;amp;nbsp;=&amp;amp;nbsp;''C''.&amp;lt;/ref&amp;gt;: &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A X + X B = C.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中''A''，''B''，''C''为已知的矩阵，问题是要找到能够满足方程的矩阵X。所有矩阵的系数都是复数。为了使方程有意义，矩阵的行和列需要满足一定条件，''A'' 和 ''B'' 都要是方阵，大小分别是''n''和''m''，而''X''和''C''要是''n''行''m''列的矩阵，''n''和''m''也可以相等，四个矩阵都是大小相同的方阵。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
当且仅当 ''A'' 和-''b'' 没有共同的本征值时，西尔韦斯特有唯一解 ''X'' 。更一般地，方程 &amp;lt;math&amp;gt;A X + X B = C.&amp;lt;/math&amp;gt; 也可以视为(可能无限维中)巴拿赫空间中有界算子的方程。在这种情况下，此情形下，有唯一解 ''X'' 的充分必要条件几乎相同:  ''A'' 和-''B'' 的谱不相交&amp;lt;ref&amp;gt;Bhatia and Rosenthal, 1997&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==解的存在及唯一==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
利用克罗内克积符号和向量化算子操作符&amp;lt;math&amp;gt;\operatorname{vec}&amp;lt;/math&amp;gt;，我们可以以下形式重写韦斯特方程: &lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; (I_m \otimes A +  B^T \otimes I_n) \operatorname{vec}X = \operatorname{vec}C,&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
其中 ''A'' 是 n × m的矩阵，''B'' 是m × m的矩阵，X 是n × m的矩阵，&amp;lt;math&amp;gt;I_k&amp;lt;/math&amp;gt; 是 &amp;lt;math&amp;gt;k \times k&amp;lt;/math&amp;gt;的单位矩阵。在这种形式下，该方程可以看作是一个大小为&amp;lt;math&amp;gt;mn \times mn&amp;lt;/math&amp;gt;的线性系统&amp;lt;ref&amp;gt;然而，不建议为了数值解重写这种形式的方程，因为这个版本计算代价较高，并且存在病态。&amp;lt;/ref&amp;gt;。然而，不建议为了数值解重写这种形式的方程，因为这个版本计算代价较高，并且存在病态。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''定理'''。给定矩阵 &amp;lt;math&amp;gt;A\in \mathbb{C}^{n\times n}&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;B\in \mathbb{C}^{m\times m}&amp;lt;/math&amp;gt;，韦斯特方程 &amp;lt;math&amp;gt;AX+XB=C&amp;lt;/math&amp;gt;对任意  &amp;lt;math&amp;gt;C\in\mathbb{C}^{n\times m}&amp;lt;/math&amp;gt;有唯一解 ''X'' 当且仅当 ''A'' 和''-B'' 不共享任何特征值。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''证明'''。方程&amp;lt;math&amp;gt;AX+XB=C&amp;lt;/math&amp;gt;是一个m和n未知的线性系统，涉及和未知数等量的方程。因此，对于任意给定的 C，它是唯一可解的当且仅当齐次方程 &amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
AX+XB=0&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;仅存在平凡解&amp;lt;math&amp;gt;0&amp;lt;/math&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
(i)假设 ''A'' 和-''B'' 不共享任何特征值。设 ''X'' 是上述齐次方程的解。于是有 &amp;lt;math&amp;gt;AX=X(-B)&amp;lt;/math&amp;gt;，它可以被数学归纳法提升到 &amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
A^kX = X(-B)^k&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
对任意 &amp;lt;math&amp;gt;k \ge 0&amp;lt;/math&amp;gt;都成立。因此，对于任意多项式 p，&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
p(A) X = X p(-B)&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;，特别地，设 &amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt; 是 ''A'' 的特征多项式。那么由 Cayley-Hamilton 定理可得&amp;lt;math&amp;gt;p(A)=0&amp;lt;/math&amp;gt;。同时谱映射定理告诉我们&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
\sigma(p(-B)) = p(\sigma(-B)),&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;，其中 &amp;lt;math&amp;gt;\sigma(\cdot)&amp;lt;/math&amp;gt;表示矩阵的谱。由于 ''A'' 和-''B'' 不共享任何特征值，&amp;lt;math&amp;gt;p(\sigma(-B))&amp;lt;/math&amp;gt;不包含零，因此 &amp;lt;math&amp;gt;p(-B)&amp;lt;/math&amp;gt;是非奇异的。从而得到&amp;lt;math&amp;gt;X= 0&amp;lt;/math&amp;gt;。这证明了定理的“当”部分。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
(ii)现在假设 ''A'' 和-''B'' 有一个相同的特征值 λ。设 u 是 ''A'' 的对应右特征向量，v 是-''B'' 的对应左特征向量，并且 &amp;lt;math&amp;gt;X=u{v}^*&amp;lt;/math&amp;gt;。于是&amp;lt;math&amp;gt;X\neq 0&amp;lt;/math&amp;gt;，而&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
AX+XB = A(uv^*)-(uv^*)(-B) = \lambda uv^*-\lambda uv^* = 0.&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;。因此，''X'' 是上述齐次方程的非平凡解。这证明了定理的“仅当”部分得证。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Q.E.D.'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
作为谱映射定理的另一种形式，证明的第(i)部分&amp;lt;math&amp;gt;p(-B)&amp;lt;/math&amp;gt;的非奇异性也可以用贝祖特的互素多项式恒等式来证明。设 q 是-''B'' 的特征多项式。由于 ''A'' 和-''B'' 不共享任何特征值，所以 p 和 q 互素。因此存在多项式 f 和 g，使得 &amp;lt;math&amp;gt;p(z)f(z)+q(z)g(z)\equiv 1&amp;lt;/math&amp;gt;。利用 Cayley-Hamilton 定理，可得&amp;lt;math&amp;gt;q(-B)=0&amp;lt;/math&amp;gt;，这意味着 &amp;lt;math&amp;gt;p(-B)&amp;lt;/math&amp;gt;是非奇异的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这个定理对实矩阵仍然成立，但需要注意的是考虑它们的复特征值。充分条件的证明仍然适用; 对于必要条件的证明，请注意 &amp;lt;math&amp;gt;\mathrm{Re}(uv^*)&amp;lt;/math&amp;gt;和 &amp;lt;math&amp;gt;\mathrm{Im}(uv^*)&amp;lt;/math&amp;gt; 都满足齐次方程 ''AX + XB = 0''，而它们不能同时为零。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=Roth消去法则= &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
给定两个大小分别为''n'' 和 ''m'' 的复方阵 ''A'' 和 ''B''，以及大小为 n × m 的矩阵 ''C''，我们可以确认下列两个大小为 ''n + m'' 的方阵[math]\begin{bmatrix} A &amp;amp; C \\ 0 &amp;amp; B \end{bmatrix}[/math]和[math]\begin{bmatrix} A &amp;amp; 0 \\0&amp;amp;B \end{bmatrix}[/math]是否相似。当存在矩阵 ''X'' 使得 ''AX-XB'' ''='' ''C'' ，这两个矩阵就是相似的。换句话说，''X'' 是维斯特方程的解。这就是众所周知的'''Roth消去法则'''&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Gerrish|first1=F|last2=Ward|first2=A.G.B|title=Sylvester's matrix equation and Roth's removal rule|journal=The Mathematical Gazette|date=Nov 1998|volume=82|issue=495|pages=423–430|doi=10.2307/3619888|jstor=3619888}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一种简便的检查方式如下：如果''AX-XB = C''，那么：&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;\begin{bmatrix}I_n &amp;amp; X \\ 0 &amp;amp; I_m \end{bmatrix} \begin{bmatrix} A&amp;amp;C\\0&amp;amp;B \end{bmatrix} \begin{bmatrix} I_n &amp;amp; -X \\ 0&amp;amp; I_m \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} A&amp;amp;0\\0&amp;amp;B \end{bmatrix}.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Roth消去法则无法一般化到巴拿赫空间中的无穷维有界算子中。&amp;lt;ref&amp;gt;Bhatia and Rosenthal, p.3&amp;lt;/ref&amp;gt; &lt;br /&gt;
==数值解==&lt;br /&gt;
韦斯特方程数值解的一个经典算法是 Bartels-Stewart 算法，该算法通过 QR 算法将 矩阵''A'' 和 ''B'' 转化为舒尔形式，然后通过逆向取代法求解三角矩阵。在LAPACK，或是GNU Octave的lyap函数中，该算法的计算代价是[[Big O notation|&amp;lt;math&amp;gt;\mathcal{O}(n^3)&amp;lt;/math&amp;gt;]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web | url=https://octave.sourceforge.io/control/function/lyap.html | title=Function Reference: Lyap}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。也可以参阅该语言中的 sylvester 函数。自 GNU Octave Version 4.0以来，不推荐使用&amp;lt;code&amp;gt;syl&amp;lt;/code&amp;gt;命令。&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web | url=https://www.gnu.org/software/octave/doc/interpreter/Functions-of-a-Matrix.html | title=Functions of a Matrix (GNU Octave (version 4.4.1))}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;The &amp;lt;code&amp;gt;syl&amp;lt;/code&amp;gt; 命令自从GNU Octave 4.0版本以后就弃用了。&amp;lt;/ref&amp;gt;在某些特定的图像处理应用程序中，导出的韦斯特方程有会有解析解&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |first=Q. |last=Wei |first2=N.  |last2=Dobigeon |first3=J.-Y.  |last3=Tourneret |title=Fast Fusion of Multi-Band Images Based on Solving a Sylvester Equation|journal=[[IEEE Transactions on Image Processing|IEEE]] |volume=24 |year=2015 |issue=11 |pages=4109–4121 |doi=10.1109/TIP.2015.2458572|pmid=26208345 |arxiv=1502.03121|bibcode=2015ITIP...24.4109W}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==相关条目==&lt;br /&gt;
*李雅普诺夫方程&lt;br /&gt;
*代数Riccati方程&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==脚注==&lt;br /&gt;
{{Reflist}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==引用==&lt;br /&gt;
*{{cite journal |first=J. |last=Sylvester |title=Sur l'equations en matrices &amp;lt;math&amp;gt;px = xq&amp;lt;/math&amp;gt; |journal=[[C. R. Acad. Sci. Paris]] |volume=99 |year=1884 |issue=2 |pages=67–71, 115–116 }}&lt;br /&gt;
*{{cite journal |first=R. H. |last=Bartels |first2=G. W. |last2=Stewart |title=Solution of the matrix equation &amp;lt;math&amp;gt;AX +XB = C&amp;lt;/math&amp;gt; |journal=[[Comm. ACM]] |volume=15 |year=1972 |issue=9 |pages=820–826 |doi=10.1145/361573.361582 }}&lt;br /&gt;
*{{cite journal |first=R. |last=Bhatia |first2=P. |last2=Rosenthal |title=How and why to solve the operator equation &amp;lt;math&amp;gt;AX -XB = Y &amp;lt;/math&amp;gt; ? |journal=[[Bull. London Math. Soc.]] |volume=29 |issue=1 |year=1997 |pages=1–21 |doi=10.1112/S0024609396001828 }}&lt;br /&gt;
*{{cite journal |first=S.-G. |last=Lee |first2=Q.-P. |last2=Vu |title=Simultaneous solutions of Sylvester equations and idempotent matrices separating the joint spectrum |journal=[[Linear Algebra and its Applications|Linear Algebra Appl.]] |volume=435 |year=2011 |issue=9 |pages=2097–2109 |doi=10.1016/j.laa.2010.09.034 |doi-access=free }}&lt;br /&gt;
*{{cite journal |first=Q. |last=Wei |first2=N.  |last2=Dobigeon |first3=J.-Y.  |last3=Tourneret |title=Fast Fusion of Multi-Band Images Based on Solving a Sylvester Equation|journal=[[IEEE Transactions on Image Processing]] |volume=24 |year=2015 |issue=11 |pages=4109–4121 |doi=10.1109/TIP.2015.2458572|arxiv=1502.03121|bibcode=2015ITIP...24.4109W |pmid=26208345}}&lt;br /&gt;
*{{cite book|last1=Birkhoff and MacLane|title=A survey of Modern Algebra|publisher=Macmillan|pages=213, 299}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 外部链接==&lt;br /&gt;
*[http://calculator-fx.com/calculator/linear-algebra/solve-sylvester-equation Online solver for arbitrary sized matrices.]{{deadlink|date=May 2021}}&lt;br /&gt;
*[http://reference.wolfram.com/mathematica/ref/LyapunovSolve.html Mathematica function to solve the Sylvester equation]&lt;br /&gt;
*[http://www.mathworks.co.uk/help/matlab/ref/sylvester.html MATLAB function to solve the Sylvester equation]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* Online solver for arbitrary sized matrices.&lt;br /&gt;
*Mathematica function to solve the Sylvester equation&lt;br /&gt;
*MATLAB function to solve the Sylvester equation&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*任意大小矩阵的在线求解器。&lt;br /&gt;
* Mathematica 函数求解 Sylvester 方程&lt;br /&gt;
*MATLAB 函数求解 Sylvester 方程&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:Matrices]]&lt;br /&gt;
[[Category:Control theory]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Authority control}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
范畴: 矩阵范畴: 控制论&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;small&amp;gt;This page was moved from [[wikipedia:en:Sylvester equation]]. Its edit history can be viewed at [[韦斯特方程/edithistory]]&amp;lt;/small&amp;gt;&amp;lt;/noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E9%9F%A6%E6%96%AF%E7%89%B9%E6%96%B9%E7%A8%8B&amp;diff=26523</id>
		<title>韦斯特方程</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E9%9F%A6%E6%96%AF%E7%89%B9%E6%96%B9%E7%A8%8B&amp;diff=26523"/>
		<updated>2021-09-09T08:57:41Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：删除正文英文&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条暂由彩云小译翻译，翻译字数共974，未经人工整理和审校，带来阅读不便，请见谅。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''西尔韦斯特方程'''是控制论中的矩阵方程，形式如下&amp;lt;ref&amp;gt;This equation is also commonly written in the equivalent form of ''AX''&amp;amp;nbsp;−&amp;amp;nbsp;''XB''&amp;amp;nbsp;=&amp;amp;nbsp;''C''.&amp;lt;/ref&amp;gt;: &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A X + X B = C.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中''A''，''B''，''C''为已知的矩阵，问题是要找到能够满足方程的矩阵X。所有矩阵的系数都是复数。为了使方程有意义，矩阵的行和列需要满足一定条件，''A'' 和 ''B'' 都要是方阵，大小分别是''n''和''m''，而''X''和''C''要是''n''行''m''列的矩阵，''n''和''m''也可以相等，四个矩阵都是大小相同的方阵。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
当且仅当 ''A'' 和-''b'' 没有共同的本征值时，西尔韦斯特有唯一解 ''X'' 。更一般地，方程 &amp;lt;math&amp;gt;A X + X B = C.&amp;lt;/math&amp;gt; 也可以视为(可能无限维中)巴拿赫空间中有界算子的方程。在这种情况下，此情形下，有唯一解 ''X'' 的充分必要条件几乎相同:  ''A'' 和-''B'' 的谱不相交&amp;lt;ref&amp;gt;Bhatia and Rosenthal, 1997&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==解的存在及唯一==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
利用克罗内克积符号和向量化算子操作符&amp;lt;math&amp;gt;\operatorname{vec}&amp;lt;/math&amp;gt;，我们可以以下形式重写韦斯特方程: &lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; (I_m \otimes A +  B^T \otimes I_n) \operatorname{vec}X = \operatorname{vec}C,&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
其中 ''A'' 是 n × m的矩阵，''B'' 是m × m的矩阵，X 是n × m的矩阵，&amp;lt;math&amp;gt;I_k&amp;lt;/math&amp;gt; 是 &amp;lt;math&amp;gt;k \times k&amp;lt;/math&amp;gt;的单位矩阵。在这种形式下，该方程可以看作是一个大小为&amp;lt;math&amp;gt;mn \times mn&amp;lt;/math&amp;gt;的线性系统&amp;lt;ref&amp;gt;However, rewriting the equation in this form is not advised for the numerical solution since this version is costly to solve and can be [[ill-conditioned]].&amp;lt;/ref&amp;gt;。然而，不建议为了数值解重写这种形式的方程，因为这个版本计算代价较高，并且存在病态。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''定理'''。给定矩阵 &amp;lt;math&amp;gt;A\in \mathbb{C}^{n\times n}&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;B\in \mathbb{C}^{m\times m}&amp;lt;/math&amp;gt;，韦斯特方程 &amp;lt;math&amp;gt;AX+XB=C&amp;lt;/math&amp;gt;对任意  &amp;lt;math&amp;gt;C\in\mathbb{C}^{n\times m}&amp;lt;/math&amp;gt;有唯一解 ''X'' 当且仅当 ''A'' 和''-B'' 不共享任何特征值。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''证明'''。方程&amp;lt;math&amp;gt;AX+XB=C&amp;lt;/math&amp;gt;是一个m和n未知的线性系统，涉及和未知数等量的方程。因此，对于任意给定的 C，它是唯一可解的当且仅当齐次方程 &amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
AX+XB=0&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;仅存在平凡解&amp;lt;math&amp;gt;0&amp;lt;/math&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
(i)假设 ''A'' 和-''B'' 不共享任何特征值。设 ''X'' 是上述齐次方程的解。于是有 &amp;lt;math&amp;gt;AX=X(-B)&amp;lt;/math&amp;gt;，它可以被数学归纳法提升到 &amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
A^kX = X(-B)^k&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
对任意 &amp;lt;math&amp;gt;k \ge 0&amp;lt;/math&amp;gt;都成立。因此，对于任意多项式 p，&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
p(A) X = X p(-B)&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;，特别地，设 &amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt; 是 ''A'' 的特征多项式。那么由 Cayley-Hamilton 定理可得&amp;lt;math&amp;gt;p(A)=0&amp;lt;/math&amp;gt;。同时谱映射定理告诉我们&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
\sigma(p(-B)) = p(\sigma(-B)),&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;，其中 &amp;lt;math&amp;gt;\sigma(\cdot)&amp;lt;/math&amp;gt;表示矩阵的谱。由于 ''A'' 和-''B'' 不共享任何特征值，&amp;lt;math&amp;gt;p(\sigma(-B))&amp;lt;/math&amp;gt;不包含零，因此 &amp;lt;math&amp;gt;p(-B)&amp;lt;/math&amp;gt;是非奇异的。从而得到&amp;lt;math&amp;gt;X= 0&amp;lt;/math&amp;gt;。这证明了定理的“当”部分。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
(ii)现在假设 ''A'' 和-''B'' 有一个相同的特征值 λ。设 u 是 ''A'' 的对应右特征向量，v 是-''B'' 的对应左特征向量，并且 &amp;lt;math&amp;gt;X=u{v}^*&amp;lt;/math&amp;gt;。于是&amp;lt;math&amp;gt;X\neq 0&amp;lt;/math&amp;gt;，而&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
AX+XB = A(uv^*)-(uv^*)(-B) = \lambda uv^*-\lambda uv^* = 0.&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;。因此，''X'' 是上述齐次方程的非平凡解。这证明了定理的“仅当”部分得证。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Q.E.D.'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
作为谱映射定理的另一种形式，证明的第(i)部分&amp;lt;math&amp;gt;\mathrm{Im}(uv^*)&amp;lt;/math&amp;gt;的非奇异性也可以用贝祖特的互素多项式恒等式来证明。设 q 是-B 的特征多项式。由于 A 和-B 不共享任何特征值，所以 p 和 q 互素。因此存在多项式 f 和 g，使得 &amp;lt;math&amp;gt;p(z)f(z)+q(z)g(z)\equiv 1&amp;lt;/math&amp;gt;。利用 Cayley-Hamilton 定理，可得&amp;lt;math&amp;gt;q(-B)=0&amp;lt;/math&amp;gt;，这意味着 &amp;lt;math&amp;gt;p(-B)&amp;lt;/math&amp;gt;是非奇异的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这个定理对实矩阵仍然成立，但需要注意的是考虑它们的复特征值。充分条件的证明仍然适用; 对于必要条件的证明，请注意 &amp;lt;math&amp;gt;\mathrm{Re}(uv^*)&amp;lt;/math&amp;gt;和 &amp;lt;math&amp;gt;\mathrm{Im}(uv^*)&amp;lt;/math&amp;gt; 都满足齐次方程 ''AX + XB = 0''，而它们不能同时为零。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
= Roth消去法则 = &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
给定两个大小分别为''n'' 和 ''m'' 的复方阵 ''A'' 和 ''B''，以及大小为 n × m 的矩阵 ''C''，我们可以确认下列两个大小为 ''n + m'' 的方阵[math]\begin{bmatrix} A &amp;amp; C \\ 0 &amp;amp; B \end{bmatrix}[/math]和[math]\begin{bmatrix} A &amp;amp; 0 \\0&amp;amp;B \end{bmatrix}[/math]是否相似。当存在矩阵 ''X'' 使得 ''AX-XB'' ''='' ''C'' ，这两个矩阵就是相似的。换句话说，''X'' 是维斯特方程的解。这就是众所周知的'''Roth消去法则'''&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Gerrish|first1=F|last2=Ward|first2=A.G.B|title=Sylvester's matrix equation and Roth's removal rule|journal=The Mathematical Gazette|date=Nov 1998|volume=82|issue=495|pages=423–430|doi=10.2307/3619888|jstor=3619888}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一种简便的检查方式如下：如果''AX-XB = C''，那么：&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;\begin{bmatrix}I_n &amp;amp; X \\ 0 &amp;amp; I_m \end{bmatrix} \begin{bmatrix} A&amp;amp;C\\0&amp;amp;B \end{bmatrix} \begin{bmatrix} I_n &amp;amp; -X \\ 0&amp;amp; I_m \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} A&amp;amp;0\\0&amp;amp;B \end{bmatrix}.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Roth消去法则无法一般化到巴拿赫空间中的无穷维有界算子中。&amp;lt;ref&amp;gt;Bhatia and Rosenthal, p.3&amp;lt;/ref&amp;gt; &lt;br /&gt;
==数值解==&lt;br /&gt;
韦斯特方程数值解的一个经典算法是 Bartels-Stewart 算法，该算法通过 QR 算法将 矩阵''A'' 和 ''B'' 转化为舒尔形式，然后通过逆向取代法求解三角矩阵。在LAPACK，或是GNU Octave的lyap函数中，该算法的计算代价是[[Big O notation|&amp;lt;math&amp;gt;\mathcal{O}(n^3)&amp;lt;/math&amp;gt;]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web | url=https://octave.sourceforge.io/control/function/lyap.html | title=Function Reference: Lyap}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。也可以参阅该语言中的 sylvester 函数。自 GNU Octave Version 4.0以来，不推荐使用syl  命令。&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web | url=https://www.gnu.org/software/octave/doc/interpreter/Functions-of-a-Matrix.html | title=Functions of a Matrix (GNU Octave (version 4.4.1))}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;The &amp;lt;code&amp;gt;syl&amp;lt;/code&amp;gt; command is deprecated since GNU Octave Version 4.0&amp;lt;/ref&amp;gt;在某些特定的图像处理应用程序中，导出的韦斯特方程有会有解析解&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |first=Q. |last=Wei |first2=N.  |last2=Dobigeon |first3=J.-Y.  |last3=Tourneret |title=Fast Fusion of Multi-Band Images Based on Solving a Sylvester Equation|journal=[[IEEE Transactions on Image Processing|IEEE]] |volume=24 |year=2015 |issue=11 |pages=4109–4121 |doi=10.1109/TIP.2015.2458572|pmid=26208345 |arxiv=1502.03121|bibcode=2015ITIP...24.4109W}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==相关条目==&lt;br /&gt;
* 李雅普诺夫方程&lt;br /&gt;
* 代数Riccati方程&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==脚注==&lt;br /&gt;
{{Reflist}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==引用==&lt;br /&gt;
* {{cite journal |first=J. |last=Sylvester |title=Sur l'equations en matrices &amp;lt;math&amp;gt;px = xq&amp;lt;/math&amp;gt; |journal=[[C. R. Acad. Sci. Paris]] |volume=99 |year=1884 |issue=2 |pages=67–71, 115–116 }}&lt;br /&gt;
* {{cite journal |first=R. H. |last=Bartels |first2=G. W. |last2=Stewart |title=Solution of the matrix equation &amp;lt;math&amp;gt;AX +XB = C&amp;lt;/math&amp;gt; |journal=[[Comm. ACM]] |volume=15 |year=1972 |issue=9 |pages=820–826 |doi=10.1145/361573.361582 }}&lt;br /&gt;
* {{cite journal |first=R. |last=Bhatia |first2=P. |last2=Rosenthal |title=How and why to solve the operator equation &amp;lt;math&amp;gt;AX -XB = Y &amp;lt;/math&amp;gt; ? |journal=[[Bull. London Math. Soc.]] |volume=29 |issue=1 |year=1997 |pages=1–21 |doi=10.1112/S0024609396001828 }}&lt;br /&gt;
* {{cite journal |first=S.-G. |last=Lee |first2=Q.-P. |last2=Vu |title=Simultaneous solutions of Sylvester equations and idempotent matrices separating the joint spectrum |journal=[[Linear Algebra and its Applications|Linear Algebra Appl.]] |volume=435 |year=2011 |issue=9 |pages=2097–2109 |doi=10.1016/j.laa.2010.09.034 |doi-access=free }}&lt;br /&gt;
* {{cite journal |first=Q. |last=Wei |first2=N.  |last2=Dobigeon |first3=J.-Y.  |last3=Tourneret |title=Fast Fusion of Multi-Band Images Based on Solving a Sylvester Equation|journal=[[IEEE Transactions on Image Processing]] |volume=24 |year=2015 |issue=11 |pages=4109–4121 |doi=10.1109/TIP.2015.2458572|arxiv=1502.03121|bibcode=2015ITIP...24.4109W |pmid=26208345}}&lt;br /&gt;
* {{cite book|last1=Birkhoff and MacLane|title=A survey of Modern Algebra|publisher=Macmillan|pages=213, 299}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==外部链接==&lt;br /&gt;
* [http://calculator-fx.com/calculator/linear-algebra/solve-sylvester-equation Online solver for arbitrary sized matrices.]{{deadlink|date=May 2021}}&lt;br /&gt;
* [http://reference.wolfram.com/mathematica/ref/LyapunovSolve.html Mathematica function to solve the Sylvester equation]&lt;br /&gt;
* [http://www.mathworks.co.uk/help/matlab/ref/sylvester.html MATLAB function to solve the Sylvester equation]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* Online solver for arbitrary sized matrices.&lt;br /&gt;
* Mathematica function to solve the Sylvester equation&lt;br /&gt;
* MATLAB function to solve the Sylvester equation&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* 任意大小矩阵的在线求解器。&lt;br /&gt;
* Mathematica 函数求解 Sylvester 方程 &lt;br /&gt;
* MATLAB 函数求解 Sylvester 方程&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Authority control}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:Matrices]]&lt;br /&gt;
[[Category:Control theory]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Category:Matrices&lt;br /&gt;
Category:Control theory&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
范畴: 矩阵范畴: 控制论&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;small&amp;gt;This page was moved from [[wikipedia:en:Sylvester equation]]. Its edit history can be viewed at [[韦斯特方程/edithistory]]&amp;lt;/small&amp;gt;&amp;lt;/noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E9%9F%A6%E6%96%AF%E7%89%B9%E6%96%B9%E7%A8%8B&amp;diff=26522</id>
		<title>韦斯特方程</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E9%9F%A6%E6%96%AF%E7%89%B9%E6%96%B9%E7%A8%8B&amp;diff=26522"/>
		<updated>2021-09-09T08:53:45Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：初稿，预览&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条暂由彩云小译翻译，翻译字数共974，未经人工整理和审校，带来阅读不便，请见谅。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''西尔韦斯特方程'''是控制论中的矩阵方程，形式如下&amp;lt;ref&amp;gt;This equation is also commonly written in the equivalent form of ''AX''&amp;amp;nbsp;−&amp;amp;nbsp;''XB''&amp;amp;nbsp;=&amp;amp;nbsp;''C''.&amp;lt;/ref&amp;gt;: &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A X + X B = C.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中''A''，''B''，''C''为已知的矩阵，问题是要找到能够满足方程的矩阵X。所有矩阵的系数都是复数。为了使方程有意义，矩阵的行和列需要满足一定条件，''A'' 和 ''B'' 都要是方阵，大小分别是''n''和''m''，而''X''和''C''要是''n''行''m''列的矩阵，''n''和''m''也可以相等，四个矩阵都是大小相同的方阵。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
当且仅当 ''A'' 和-''b'' 没有共同的本征值时，西尔韦斯特有唯一解 ''X'' 。更一般地，方程 AX + XB = c 也可以视为(可能无限维中)巴拿赫空间中有界算子的方程。在这种情况下，此情形下，有唯一解 ''X'' 的充分必要条件几乎相同:  ''A'' 和-''B'' 的谱不相交&amp;lt;ref&amp;gt;Bhatia and Rosenthal, 1997&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==解的存在及唯一==&lt;br /&gt;
Using the [[Kronecker product]] notation and the [[Vectorization (mathematics)|vectorization operator]] , we can rewrite Sylvester's equation in the form&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
where &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; is of dimension &amp;lt;math&amp;gt;n\! \times\! n&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;B&amp;lt;/math&amp;gt; is of dimension &amp;lt;math&amp;gt;m\!\times\!m&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt; of dimension &amp;lt;math&amp;gt;n\!\times\!m&amp;lt;/math&amp;gt; and &amp;lt;math&amp;gt;I_k&amp;lt;/math&amp;gt; is the &amp;lt;math&amp;gt;k \times k&amp;lt;/math&amp;gt; [[identity matrix]]. In this form, the equation can be seen as a [[linear system]] of dimension &amp;lt;math&amp;gt;mn \times mn&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
利用克罗内克积符号和向量化算子操作符&amp;lt;math&amp;gt;\operatorname{vec}&amp;lt;/math&amp;gt;，我们可以以下形式重写韦斯特方程: &lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; (I_m \otimes A +  B^T \otimes I_n) \operatorname{vec}X = \operatorname{vec}C,&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
其中 ''A'' 是 n x m的矩阵，''B'' 是维数 m x m的矩阵，X 是n x m的矩阵，&amp;lt;math&amp;gt;I_k&amp;lt;/math&amp;gt; 是 &amp;lt;math&amp;gt;k \times k&amp;lt;/math&amp;gt;的单位矩阵。在这种形式下，该方程可以看作是一个大小为&amp;lt;math&amp;gt;mn \times mn&amp;lt;/math&amp;gt;的线性系统&amp;lt;ref&amp;gt;However, rewriting the equation in this form is not advised for the numerical solution since this version is costly to solve and can be [[ill-conditioned]].&amp;lt;/ref&amp;gt;。然而，不建议为了数值解重写这种形式的方程，因为这个版本计算代价较高，并且存在病态。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''定理'''。给定矩阵 &amp;lt;math&amp;gt;A\in \mathbb{C}^{n\times n}&amp;lt;/math&amp;gt;和&amp;lt;math&amp;gt;B\in \mathbb{C}^{m\times m}&amp;lt;/math&amp;gt;，韦斯特方程 &amp;lt;math&amp;gt;AX+XB=C&amp;lt;/math&amp;gt;对任意  &amp;lt;math&amp;gt;C\in\mathbb{C}^{n\times m}&amp;lt;/math&amp;gt;有唯一解 ''X'' 当且仅当 ''A'' 和''-B'' 不共享任何特征值。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''证明'''。方程&amp;lt;math&amp;gt;AX+XB=C&amp;lt;/math&amp;gt;是一个m和n未知的线性系统，涉及和未知数等量的方程。因此，对于任意给定的 C，它是唯一可解的当且仅当齐次方程 &amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
AX+XB=0&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;仅存在平凡解&amp;lt;math&amp;gt;0&amp;lt;/math&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
(i)假设 ''A'' 和-''B'' 不共享任何特征值。设 ''X'' 是上述齐次方程的解。于是有 &amp;lt;math&amp;gt;AX=X(-B)&amp;lt;/math&amp;gt;，它可以被数学归纳法提升到 &amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
A^kX = X(-B)^k&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
对任意 &amp;lt;math&amp;gt;k \ge 0&amp;lt;/math&amp;gt;都成立。因此，对于任意多项式 p，&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
p(A) X = X p(-B)&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;，特别地，设 &amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt; 是 ''A'' 的特征多项式。那么由 Cayley-Hamilton 定理可得&amp;lt;math&amp;gt;p(A)=0&amp;lt;/math&amp;gt;。同时谱映射定理告诉我们&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
\sigma(p(-B)) = p(\sigma(-B)),&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;，其中 &amp;lt;math&amp;gt;\sigma(\cdot)&amp;lt;/math&amp;gt;表示矩阵的谱。由于 ''A'' 和-''B'' 不共享任何特征值，&amp;lt;math&amp;gt;p(\sigma(-B))&amp;lt;/math&amp;gt;不包含零，因此 &amp;lt;math&amp;gt;p(-B)&amp;lt;/math&amp;gt;是非奇异的。从而得到&amp;lt;math&amp;gt;X= 0&amp;lt;/math&amp;gt;。这证明了定理的“当”部分。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
(ii)现在假设 ''A'' 和-''B'' 有一个相同的特征值 λ。设 u 是 ''A'' 的对应右特征向量，v 是-''B'' 的对应左特征向量，并且 &amp;lt;math&amp;gt;X=u{v}^*&amp;lt;/math&amp;gt;。于是&amp;lt;math&amp;gt;X\neq 0&amp;lt;/math&amp;gt;，而&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
AX+XB = A(uv^*)-(uv^*)(-B) = \lambda uv^*-\lambda uv^* = 0.&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;。因此，''X'' 是上述齐次方程的非平凡解。这证明了定理的“仅当”部分得证。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Q.E.D.'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
作为谱映射定理的另一种形式，证明的第(i)部分&amp;lt;math&amp;gt;\mathrm{Im}(uv^*)&amp;lt;/math&amp;gt;的非奇异性也可以用贝祖特的互素多项式恒等式来证明。设 q 是-B 的特征多项式。由于 A 和-B 不共享任何特征值，所以 p 和 q 互素。因此存在多项式 f 和 g，使得 &amp;lt;math&amp;gt;p(z)f(z)+q(z)g(z)\equiv 1&amp;lt;/math&amp;gt;。利用 Cayley-Hamilton 定理，可得&amp;lt;math&amp;gt;q(-B)=0&amp;lt;/math&amp;gt;，这意味着 &amp;lt;math&amp;gt;p(-B)&amp;lt;/math&amp;gt;是非奇异的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这个定理对实矩阵仍然成立，但需要注意的是考虑它们的复特征值。充分条件的证明仍然适用; 对于必要条件的证明，请注意 &amp;lt;math&amp;gt;\mathrm{Re}(uv^*)&amp;lt;/math&amp;gt;和 &amp;lt;math&amp;gt;\mathrm{Im}(uv^*)&amp;lt;/math&amp;gt; 都满足齐次方程 ''AX + XB = 0''，而它们不能同时为零。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
= Roth消去法则 = &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
给定两个大小分别为''n'' 和 ''m'' 的复方阵 ''A'' 和 ''B''，以及大小为 n × m 的矩阵 ''C''，我们可以确认下列两个大小为 ''n + m'' 的方阵\begin{bmatrix} A &amp;amp; C \\ 0 &amp;amp; B \end{bmatrix}和\begin{bmatrix} A &amp;amp; 0 \\0&amp;amp;B \end{bmatrix}是否相似。当存在矩阵 ''X'' 使得 ''AX-XB'' ''='' ''C'' ，这两个矩阵就是相似的。换句话说，''X'' 是维斯特方程的解。这就是众所周知的'''Roth消去法则'''&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Gerrish|first1=F|last2=Ward|first2=A.G.B|title=Sylvester's matrix equation and Roth's removal rule|journal=The Mathematical Gazette|date=Nov 1998|volume=82|issue=495|pages=423–430|doi=10.2307/3619888|jstor=3619888}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一种简便的检查方式如下：如果''AX-XB = C''，那么：&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;\begin{bmatrix}I_n &amp;amp; X \\ 0 &amp;amp; I_m \end{bmatrix} \begin{bmatrix} A&amp;amp;C\\0&amp;amp;B \end{bmatrix} \begin{bmatrix} I_n &amp;amp; -X \\ 0&amp;amp; I_m \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} A&amp;amp;0\\0&amp;amp;B \end{bmatrix}.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Roth消去法则无法一般化到巴拿赫空间中的无穷维有界算子中。&amp;lt;ref&amp;gt;Bhatia and Rosenthal, p.3&amp;lt;/ref&amp;gt; &lt;br /&gt;
==数值解==&lt;br /&gt;
韦斯特方程数值解的一个经典算法是 Bartels-Stewart 算法，该算法通过 QR 算法将 矩阵''A'' 和 ''B'' 转化为舒尔形式，然后通过逆向取代法求解三角矩阵。在LAPACK，或是GNU Octave的lyap函数中，该算法的计算代价是[[Big O notation|&amp;lt;math&amp;gt;\mathcal{O}(n^3)&amp;lt;/math&amp;gt;]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web | url=https://octave.sourceforge.io/control/function/lyap.html | title=Function Reference: Lyap}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。也可以参阅该语言中的 sylvester 函数。自 GNU Octave Version 4.0以来，不推荐使用syl  命令。&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web | url=https://www.gnu.org/software/octave/doc/interpreter/Functions-of-a-Matrix.html | title=Functions of a Matrix (GNU Octave (version 4.4.1))}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;The &amp;lt;code&amp;gt;syl&amp;lt;/code&amp;gt; command is deprecated since GNU Octave Version 4.0&amp;lt;/ref&amp;gt;在某些特定的图像处理应用程序中，导出的韦斯特方程有会有解析解&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |first=Q. |last=Wei |first2=N.  |last2=Dobigeon |first3=J.-Y.  |last3=Tourneret |title=Fast Fusion of Multi-Band Images Based on Solving a Sylvester Equation|journal=[[IEEE Transactions on Image Processing|IEEE]] |volume=24 |year=2015 |issue=11 |pages=4109–4121 |doi=10.1109/TIP.2015.2458572|pmid=26208345 |arxiv=1502.03121|bibcode=2015ITIP...24.4109W}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==相关条目==&lt;br /&gt;
* 李雅普诺夫方程&lt;br /&gt;
* 代数Riccati方程&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Notes==&lt;br /&gt;
{{Reflist}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==References==&lt;br /&gt;
* {{cite journal |first=J. |last=Sylvester |title=Sur l'equations en matrices &amp;lt;math&amp;gt;px = xq&amp;lt;/math&amp;gt; |journal=[[C. R. Acad. Sci. Paris]] |volume=99 |year=1884 |issue=2 |pages=67–71, 115–116 }}&lt;br /&gt;
* {{cite journal |first=R. H. |last=Bartels |first2=G. W. |last2=Stewart |title=Solution of the matrix equation &amp;lt;math&amp;gt;AX +XB = C&amp;lt;/math&amp;gt; |journal=[[Comm. ACM]] |volume=15 |year=1972 |issue=9 |pages=820–826 |doi=10.1145/361573.361582 }}&lt;br /&gt;
* {{cite journal |first=R. |last=Bhatia |first2=P. |last2=Rosenthal |title=How and why to solve the operator equation &amp;lt;math&amp;gt;AX -XB = Y &amp;lt;/math&amp;gt; ? |journal=[[Bull. London Math. Soc.]] |volume=29 |issue=1 |year=1997 |pages=1–21 |doi=10.1112/S0024609396001828 }}&lt;br /&gt;
* {{cite journal |first=S.-G. |last=Lee |first2=Q.-P. |last2=Vu |title=Simultaneous solutions of Sylvester equations and idempotent matrices separating the joint spectrum |journal=[[Linear Algebra and its Applications|Linear Algebra Appl.]] |volume=435 |year=2011 |issue=9 |pages=2097–2109 |doi=10.1016/j.laa.2010.09.034 |doi-access=free }}&lt;br /&gt;
* {{cite journal |first=Q. |last=Wei |first2=N.  |last2=Dobigeon |first3=J.-Y.  |last3=Tourneret |title=Fast Fusion of Multi-Band Images Based on Solving a Sylvester Equation|journal=[[IEEE Transactions on Image Processing]] |volume=24 |year=2015 |issue=11 |pages=4109–4121 |doi=10.1109/TIP.2015.2458572|arxiv=1502.03121|bibcode=2015ITIP...24.4109W |pmid=26208345}}&lt;br /&gt;
* {{cite book|last1=Birkhoff and MacLane|title=A survey of Modern Algebra|publisher=Macmillan|pages=213, 299}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==外部链接==&lt;br /&gt;
* [http://calculator-fx.com/calculator/linear-algebra/solve-sylvester-equation Online solver for arbitrary sized matrices.]{{deadlink|date=May 2021}}&lt;br /&gt;
* [http://reference.wolfram.com/mathematica/ref/LyapunovSolve.html Mathematica function to solve the Sylvester equation]&lt;br /&gt;
* [http://www.mathworks.co.uk/help/matlab/ref/sylvester.html MATLAB function to solve the Sylvester equation]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* Online solver for arbitrary sized matrices.&lt;br /&gt;
* Mathematica function to solve the Sylvester equation&lt;br /&gt;
* MATLAB function to solve the Sylvester equation&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* 任意大小矩阵的在线求解器。&lt;br /&gt;
* Mathematica 函数求解 Sylvester 方程 &lt;br /&gt;
* MATLAB 函数求解 Sylvester 方程&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Authority control}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:Matrices]]&lt;br /&gt;
[[Category:Control theory]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Category:Matrices&lt;br /&gt;
Category:Control theory&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
范畴: 矩阵范畴: 控制论&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;small&amp;gt;This page was moved from [[wikipedia:en:Sylvester equation]]. Its edit history can be viewed at [[韦斯特方程/edithistory]]&amp;lt;/small&amp;gt;&amp;lt;/noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E9%9F%A6%E6%96%AF%E7%89%B9%E6%96%B9%E7%A8%8B&amp;diff=26401</id>
		<title>韦斯特方程</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E9%9F%A6%E6%96%AF%E7%89%B9%E6%96%B9%E7%A8%8B&amp;diff=26401"/>
		<updated>2021-09-05T04:38:04Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：审校第一部分&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条暂由彩云小译翻译，翻译字数共974，未经人工整理和审校，带来阅读不便，请见谅。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''西尔韦斯特方程'''是控制论中的矩阵方程，形式如下&amp;lt;ref&amp;gt;This equation is also commonly written in the equivalent form of ''AX''&amp;amp;nbsp;−&amp;amp;nbsp;''XB''&amp;amp;nbsp;=&amp;amp;nbsp;''C''.&amp;lt;/ref&amp;gt;: &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;A X + X B = C.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中''A''，''B''，''C''为已知的矩阵，问题是要找到能够满足方程的矩阵X。所有矩阵的系数都是复数。为了使方程有意义，矩阵的行和列需要满足一定条件，''A'' 和 ''B'' 都要是方阵，大小分别是''n''和''m''，而''X''和''C''要是''n''行''m''列的矩阵，''n''和''m''也可以相等，四个矩阵都是大小相同的方阵。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
当且仅当 ''A'' 和-''b'' 没有共同的本征值时，西尔韦斯特有唯一解 ''X'' 。更一般地，方程 AX + XB = c 也可以视为(可能无限维中)巴拿赫空间中有界算子的方程。在这种情况下，此情形下，有唯一解 ''X'' 的充分必要条件几乎相同:  ''A'' 和-''B'' 的谱不相交&amp;lt;ref&amp;gt;Bhatia and Rosenthal, 1997&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Existence and uniqueness of the solutions==&lt;br /&gt;
Using the [[Kronecker product]] notation and the [[Vectorization (mathematics)|vectorization operator]] &amp;lt;math&amp;gt;\operatorname{vec}&amp;lt;/math&amp;gt;, we can rewrite Sylvester's equation in the form&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt; (I_m \otimes A +  B^T \otimes I_n) \operatorname{vec}X = \operatorname{vec}C,&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
where &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; is of dimension &amp;lt;math&amp;gt;n\! \times\! n&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;B&amp;lt;/math&amp;gt; is of dimension &amp;lt;math&amp;gt;m\!\times\!m&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt; of dimension &amp;lt;math&amp;gt;n\!\times\!m&amp;lt;/math&amp;gt; and &amp;lt;math&amp;gt;I_k&amp;lt;/math&amp;gt; is the &amp;lt;math&amp;gt;k \times k&amp;lt;/math&amp;gt; [[identity matrix]]. In this form, the equation can be seen as a [[linear system]] of dimension &amp;lt;math&amp;gt;mn \times mn&amp;lt;/math&amp;gt;.&amp;lt;ref&amp;gt;However, rewriting the equation in this form is not advised for the numerical solution since this version is costly to solve and can be [[ill-conditioned]].&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Using the Kronecker product notation and the vectorization operator \operatorname{vec}, we can rewrite Sylvester's equation in the form&lt;br /&gt;
: (I_m \otimes A +  B^T \otimes I_n) \operatorname{vec}X = \operatorname{vec}C,&lt;br /&gt;
where A is of dimension n\! \times\! n, B is of dimension m\!\times\!m, X of dimension n\!\times\!m and I_k is the k \times k identity matrix. In this form, the equation can be seen as a linear system of dimension mn \times mn.However, rewriting the equation in this form is not advised for the numerical solution since this version is costly to solve and can be ill-conditioned.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
使用克罗内克积符号和向量运算符操作符{ vec } ，我们可以以下形式重写 Sylvester 的方程: (i m 乘以 a + b ^ t 乘以 i n)操作符名{ vec } x = 操作符名{ vec } c，其中 a 是 n 维数！时代周刊！N，b 是维数 m! 乘以! m，x 是维数 n! 乘以! m，i _ k 是 k 乘以 k 的单位矩阵。在这种形式下，该方程可以看作是一个维数为 mn 乘以 mn 的线性方程组。然而，重写这种形式的方程不建议数值解，因为这个版本是昂贵的解决，可以病态。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Theorem.''' &lt;br /&gt;
Given matrices &amp;lt;math&amp;gt;A\in \mathbb{C}^{n\times n}&amp;lt;/math&amp;gt; and &amp;lt;math&amp;gt;B\in \mathbb{C}^{m\times m}&amp;lt;/math&amp;gt;, the Sylvester equation &amp;lt;math&amp;gt;AX+XB=C&amp;lt;/math&amp;gt; has a unique solution &amp;lt;math&amp;gt;X\in \mathbb{C}^{n\times m}&amp;lt;/math&amp;gt; for any &amp;lt;math&amp;gt;C\in\mathbb{C}^{n\times m}&amp;lt;/math&amp;gt; if and only if &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; and &amp;lt;math&amp;gt;-B&amp;lt;/math&amp;gt; do not share any eigenvalue.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Theorem. &lt;br /&gt;
Given matrices A\in \mathbb{C}^{n\times n} and B\in \mathbb{C}^{m\times m}, the Sylvester equation AX+XB=C has a unique solution X\in \mathbb{C}^{n\times m} for any C\in\mathbb{C}^{n\times m} if and only if A and -B do not share any eigenvalue.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
定理。给定矩阵 a 在数学上{ c } ^ { n 次 n }和 b 在数学上{ c } ^ { m 次 m } ，Sylvester 方程 ax + xb = c 对任意 c 在数学上{ c } ^ { n 次 m }有唯一解 x 当且仅当 a 和-b 不共享任何特征值。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Proof.''' &lt;br /&gt;
The equation &amp;lt;math&amp;gt;AX+XB=C&amp;lt;/math&amp;gt; is a linear system with &amp;lt;math&amp;gt;mn&amp;lt;/math&amp;gt; unknowns and the same amount of equations. Hence it is uniquely solvable for any given &amp;lt;math&amp;gt;C&amp;lt;/math&amp;gt; if and only if the homogeneous equation &lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
AX+XB=0&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
admits only the trivial solution &amp;lt;math&amp;gt;0&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Proof. &lt;br /&gt;
The equation AX+XB=C is a linear system with mn unknowns and the same amount of equations. Hence it is uniquely solvable for any given C if and only if the homogeneous equation &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
AX+XB=0&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
admits only the trivial solution 0.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
证据。方程 ax + xb = c 是一个线性方程组，其中有许多未知数和等量的方程。因此，对于任意给定的 c，它是唯一可解的当且仅当齐次方程 ax + xb = 0仅存在平凡解0。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
(i) Assume that &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; and &amp;lt;math&amp;gt;-B&amp;lt;/math&amp;gt; do not share any eigenvalue. Let &amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt; be a solution to the abovementioned homogeneous equation. Then &amp;lt;math&amp;gt;AX=X(-B)&amp;lt;/math&amp;gt;, which can be lifted to &lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
A^kX = X(-B)^k&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
for each &amp;lt;math&amp;gt;k \ge 0&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
by mathematical induction. Consequently,&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
p(A) X = X p(-B)&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
for any polynomial &amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt;. In particular, let &amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt; be the characteristic polynomial of &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt;. Then &lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;p(A)=0&amp;lt;/math&amp;gt; &lt;br /&gt;
due to the [[Cayley-Hamilton theorem]]; meanwhile, the [[spectral mapping theorem]] tells us&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
\sigma(p(-B)) = p(\sigma(-B)),&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
where &amp;lt;math&amp;gt;\sigma(\cdot)&amp;lt;/math&amp;gt; denotes the spectrum of a matrix. Since &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; and &amp;lt;math&amp;gt;-B&amp;lt;/math&amp;gt; do not share any eigenvalue, &amp;lt;math&amp;gt;p(\sigma(-B))&amp;lt;/math&amp;gt; does not contain zero, and hence &amp;lt;math&amp;gt;p(-B)&amp;lt;/math&amp;gt; is nonsingular. Thus &amp;lt;math&amp;gt;X= 0&amp;lt;/math&amp;gt; as desired. This proves the &amp;quot;if&amp;quot; part of the theorem.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
(i) Assume that A and -B do not share any eigenvalue. Let X be a solution to the abovementioned homogeneous equation. Then AX=X(-B), which can be lifted to &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A^kX = X(-B)^k&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
for each k \ge 0&lt;br /&gt;
by mathematical induction. Consequently,&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
p(A) X = X p(-B)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
for any polynomial p. In particular, let p be the characteristic polynomial of A. Then &lt;br /&gt;
p(A)=0 &lt;br /&gt;
due to the Cayley-Hamilton theorem; meanwhile, the spectral mapping theorem tells us&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
\sigma(p(-B)) = p(\sigma(-B)),&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
where \sigma(\cdot) denotes the spectrum of a matrix. Since A and -B do not share any eigenvalue, p(\sigma(-B)) does not contain zero, and hence p(-B) is nonsingular. Thus X= 0 as desired. This proves the &amp;quot;if&amp;quot; part of the theorem.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
(i)假设 a 和-b 不共享任何特征值。设 x 是上述齐次方程的解。然后 AX = x (- b) ，它可以被数学归纳法提升到 a ^ kX = x (- b) ^ k。因此，对于任意多项式 p，p (a) x = xp (- b) ，特别地，设 p 是 a 的特征多项式。然后由于 Cayley-Hamilton 定理 p (a) = 0，同时谱映射定理告诉我们 sigma (p (- b)) = p (sigma (- b)) ，其中 sigma (cdot)表示矩阵的谱。由于 a 和-b 不共享任何特征值，p (sigma (- b))不包含零，因此 p (- b)是非奇异的。因此 x = 0。这证明了定理的“如果”部分。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
(ii) Now assume that &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; and &amp;lt;math&amp;gt;-B&amp;lt;/math&amp;gt; share an eigenvalue &amp;lt;math&amp;gt;\lambda&amp;lt;/math&amp;gt;. Let &amp;lt;math&amp;gt;u&amp;lt;/math&amp;gt; be a corresponding right eigenvector for &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;v&amp;lt;/math&amp;gt; be a corresponding left eigenvector for &amp;lt;math&amp;gt;-B&amp;lt;/math&amp;gt;, and &amp;lt;math&amp;gt;X=u{v}^*&amp;lt;/math&amp;gt;. Then &amp;lt;math&amp;gt;X\neq 0&amp;lt;/math&amp;gt;, and &lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;&lt;br /&gt;
AX+XB = A(uv^*)-(uv^*)(-B) = \lambda uv^*-\lambda uv^* = 0.&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
Hence &amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt; is a nontrivial solution to the aforesaid homogeneous equation, justifying the &amp;quot;only if&amp;quot; part of the theorem. '''Q.E.D.'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
(ii) Now assume that A and -B share an eigenvalue \lambda. Let u be a corresponding right eigenvector for A, v be a corresponding left eigenvector for -B, and X=u{v}^*. Then X\neq 0, and &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
AX+XB = A(uv^*)-(uv^*)(-B) = \lambda uv^*-\lambda uv^* = 0.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Hence X is a nontrivial solution to the aforesaid homogeneous equation, justifying the &amp;quot;only if&amp;quot; part of the theorem. Q.E.D.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
(ii)现在假设 a 和-b 共享一个特征值 λ。设 u 是 a 的对应右特征向量，v 是-b 的对应左特征向量，x = u { v } ^ * 。然后 x neq 0，ax + xb = a (uv ^ *)-(uv ^ *)(- b) = lambda uv ^ *-lambda uv ^ * = 0。因此，x 是上述齐次方程的非平凡解，证明了定理的“只有当”部分。Q.e.d.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As an alternative to the [[spectral mapping theorem]], the nonsigularity of &amp;lt;math&amp;gt;p(-B)&amp;lt;/math&amp;gt; in part (i) of the proof can also be demonstrated by the [[Bézout's identity]] for coprime polynomials. &lt;br /&gt;
Let &amp;lt;math&amp;gt;q&amp;lt;/math&amp;gt; be the characteristic polynomial of &amp;lt;math&amp;gt;-B&amp;lt;/math&amp;gt;. Since &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; and &amp;lt;math&amp;gt;-B&amp;lt;/math&amp;gt; do not share any eigenvalue, &amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt; and &amp;lt;math&amp;gt;q&amp;lt;/math&amp;gt; are coprime. Hence there exist polynomials &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;lt;/math&amp;gt; and &amp;lt;math&amp;gt;g&amp;lt;/math&amp;gt; such that &amp;lt;math&amp;gt;p(z)f(z)+q(z)g(z)\equiv 1&amp;lt;/math&amp;gt;. By the [[Cayley–Hamilton theorem]], &amp;lt;math&amp;gt;q(-B)=0&amp;lt;/math&amp;gt;. Thus &amp;lt;math&amp;gt;p(-B)f(-B)=I&amp;lt;/math&amp;gt;, implying that &amp;lt;math&amp;gt;p(-B)&amp;lt;/math&amp;gt; is nonsigular.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As an alternative to the spectral mapping theorem, the nonsigularity of p(-B) in part (i) of the proof can also be demonstrated by the Bézout's identity for coprime polynomials. &lt;br /&gt;
Let q be the characteristic polynomial of -B. Since A and -B do not share any eigenvalue, p and q are coprime. Hence there exist polynomials f and g such that p(z)f(z)+q(z)g(z)\equiv 1. By the Cayley–Hamilton theorem, q(-B)=0. Thus p(-B)f(-B)=I, implying that p(-B) is nonsigular.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
作为谱映射定理的另一种形式，证明的第(i)部分 p (- b)的非图形性也可以用贝祖特的互素多项式恒等式来证明。设 q 是-b 的特征多项式。由于 a 和-b 不共享任何特征值，所以 p 和 q 是互素。因此存在多项式 f 和 g，使得 p (z) f (z) + q (z) g (z)等于1。利用 Cayley-Hamilton 定理，q (- b) = 0。因此 p (- b) f (- b) = i，意味着 p (- b)是非奇异的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The theorem remains true for real matrices with the caveat that one considers their complex eigenvalues. The proof for the &amp;quot;if&amp;quot; part is still applicable; for the &amp;quot;only if&amp;quot; part, note that both &amp;lt;math&amp;gt;\mathrm{Re}(uv^*)&amp;lt;/math&amp;gt; and &amp;lt;math&amp;gt;\mathrm{Im}(uv^*)&amp;lt;/math&amp;gt; satisfy the homogenous equation &amp;lt;math&amp;gt;AX+XB=0&amp;lt;/math&amp;gt;, and they cannot be zero simultaneously.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The theorem remains true for real matrices with the caveat that one considers their complex eigenvalues. The proof for the &amp;quot;if&amp;quot; part is still applicable; for the &amp;quot;only if&amp;quot; part, note that both \mathrm{Re}(uv^*) and \mathrm{Im}(uv^*) satisfy the homogenous equation AX+XB=0, and they cannot be zero simultaneously.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这个定理对实矩阵仍然成立，但需要注意的是考虑它们的复特征值。“如果”部分的证明仍然适用; 对于“只有如果”部分，请注意 mathrum { Re }(uv ^ *)和 mathrum { Im }(uv ^ *)都满足齐次方程 ax + xb = 0，它们不能同时为零。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Roth's removal rule==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Roth's removal rule==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
= = Roth’s removal rule = = &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Given two square complex matrices ''A'' and ''B'', of size ''n'' and ''m'', and a matrix ''C'' of size ''n'' by ''m'', then one can ask when the following two square matrices of size ''n''&amp;amp;nbsp;+&amp;amp;nbsp;''m'' are [[matrix similarity|similar]] to each other: &amp;lt;math&amp;gt; \begin{bmatrix} A &amp;amp; C \\ 0 &amp;amp; B \end{bmatrix}&amp;lt;/math&amp;gt; and &amp;lt;math&amp;gt;\begin{bmatrix} A &amp;amp; 0 \\0&amp;amp;B \end{bmatrix}&amp;lt;/math&amp;gt;. The answer is that these two matrices are similar exactly when there exists a matrix ''X'' such that ''AX''&amp;amp;nbsp;−&amp;amp;nbsp;''XB''&amp;amp;nbsp;=&amp;amp;nbsp;''C''. In other words, ''X'' is a solution to a Sylvester equation. This is known as '''Roth's removal rule'''.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Gerrish|first1=F|last2=Ward|first2=A.G.B|title=Sylvester's matrix equation and Roth's removal rule|journal=The Mathematical Gazette|date=Nov 1998|volume=82|issue=495|pages=423–430|doi=10.2307/3619888|jstor=3619888}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Given two square complex matrices A and B, of size n and m, and a matrix C of size n by m, then one can ask when the following two square matrices of size n + m are similar to each other:  \begin{bmatrix} A &amp;amp; C \\ 0 &amp;amp; B \end{bmatrix} and \begin{bmatrix} A &amp;amp; 0 \\0&amp;amp;B \end{bmatrix}. The answer is that these two matrices are similar exactly when there exists a matrix X such that AX − XB = C. In other words, X is a solution to a Sylvester equation. This is known as Roth's removal rule.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
给定两个 n 和 m 的方阵复矩阵 a 和 b，以及一个 n × m 的矩阵 c，我们可以问下列两个 n + m 的方阵什么时候相似: 开始{ bmatrix } a &amp;amp; c0 &amp;amp; b 结束{ bmatrix } ，开始{ bmatrix } a &amp;amp; 0 &amp;amp; b 结束{ bmatrix }。答案是当存在一个矩阵 x 使得 AX-XB = c 时，这两个矩阵是完全相似的。换句话说，x 是 Sylvester 方程的解。这就是众所周知的罗斯免职规则。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One easily checks one direction: If ''AX''&amp;amp;nbsp;−&amp;amp;nbsp;''XB''&amp;amp;nbsp;=&amp;amp;nbsp;''C'' then &lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;\begin{bmatrix}I_n &amp;amp; X \\ 0 &amp;amp; I_m \end{bmatrix} \begin{bmatrix} A&amp;amp;C\\0&amp;amp;B \end{bmatrix} \begin{bmatrix} I_n &amp;amp; -X \\ 0&amp;amp; I_m \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} A&amp;amp;0\\0&amp;amp;B \end{bmatrix}.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
Roth's removal rule does not generalize to infinite-dimensional bounded operators on a Banach space.&amp;lt;ref&amp;gt;Bhatia and Rosenthal, p.3&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One easily checks one direction: If AX − XB = C then &lt;br /&gt;
:\begin{bmatrix}I_n &amp;amp; X \\ 0 &amp;amp; I_m \end{bmatrix} \begin{bmatrix} A&amp;amp;C\\0&amp;amp;B \end{bmatrix} \begin{bmatrix} I_n &amp;amp; -X \\ 0&amp;amp; I_m \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} A&amp;amp;0\\0&amp;amp;B \end{bmatrix}.&lt;br /&gt;
Roth's removal rule does not generalize to infinite-dimensional bounded operators on a Banach space.Bhatia and Rosenthal, p.3&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一个很容易检查的方向: 如果 AX-XB = c，那么开始{ bmatrix } i _ n &amp;amp; x0 &amp;amp; i _ m end { bmatrix } begin { bmatrix } a &amp;amp; c0 &amp;amp; b end { bmatrix } begin { bmatrix } i _ n &amp;amp;-x0 &amp;amp; i _ m end { bmatrix } = begin { bmatrix } a &amp;amp; 0 &amp;amp; b end { bmatrix }。Roth 的移除规则不能推广到 Banach 空间上的无限维有界算子&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Numerical solutions==&lt;br /&gt;
A classical algorithm for the numerical solution of the Sylvester equation is the [[Bartels–Stewart algorithm]], which consists of transforming &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; and &amp;lt;math&amp;gt;B&amp;lt;/math&amp;gt; into [[Schur decomposition|Schur form]] by a [[QR algorithm]], and then solving the resulting triangular system via [[Triangular matrix|back-substitution]]. This algorithm, whose computational cost is [[Big O notation|&amp;lt;math&amp;gt;\mathcal{O}(n^3)&amp;lt;/math&amp;gt;]] arithmetical operations,{{Citation needed|date=November 2015}} is used, among others, by [[LAPACK]] and the &amp;lt;code&amp;gt;lyap&amp;lt;/code&amp;gt; function in [[GNU Octave]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web | url=https://octave.sourceforge.io/control/function/lyap.html | title=Function Reference: Lyap}}&amp;lt;/ref&amp;gt; See also the &amp;lt;code&amp;gt;sylvester&amp;lt;/code&amp;gt; function in that language.&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web | url=https://www.gnu.org/software/octave/doc/interpreter/Functions-of-a-Matrix.html | title=Functions of a Matrix (GNU Octave (version 4.4.1))}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;The &amp;lt;code&amp;gt;syl&amp;lt;/code&amp;gt; command is deprecated since GNU Octave Version 4.0&amp;lt;/ref&amp;gt; In some specific image processing application, the derived Sylvester equation has a closed form solution.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |first=Q. |last=Wei |first2=N.  |last2=Dobigeon |first3=J.-Y.  |last3=Tourneret |title=Fast Fusion of Multi-Band Images Based on Solving a Sylvester Equation|journal=[[IEEE Transactions on Image Processing|IEEE]] |volume=24 |year=2015 |issue=11 |pages=4109–4121 |doi=10.1109/TIP.2015.2458572|pmid=26208345 |arxiv=1502.03121|bibcode=2015ITIP...24.4109W}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A classical algorithm for the numerical solution of the Sylvester equation is the Bartels–Stewart algorithm, which consists of transforming A and B into Schur form by a QR algorithm, and then solving the resulting triangular system via back-substitution. This algorithm, whose computational cost is \mathcal{O}(n^3) arithmetical operations, is used, among others, by LAPACK and the lyap function in GNU Octave. See also the sylvester function in that language.The &amp;lt;code&amp;gt;syl&amp;lt;/code&amp;gt; command is deprecated since GNU Octave Version 4.0 In some specific image processing application, the derived Sylvester equation has a closed form solution.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Sylvester 方程数值解的一个经典算法是 Bartels-Stewart 算法，该算法通过 QR 算法将 a 和 b 转化为 Schur 形式，然后通过反代换求解得到三角形方程组。该算法的计算代价是数学{ o }(n ^ 3)算术运算，其中包括 LAPACK ack 和 GNU Octave 中的 lyap 函数。请参阅该语言中的 sylvester 函数。自 GNU Octave Version 4.0以来，不推荐使用 &amp;lt; code &amp;gt; syl  命令。在某些特定的图像处理应用程序中，导出的 Sylvester 方程有一个封闭的解。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==See also==&lt;br /&gt;
* [[Lyapunov equation]]&lt;br /&gt;
* [[Algebraic Riccati equation]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* Lyapunov equation&lt;br /&gt;
* Algebraic Riccati equation&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
方程 &lt;br /&gt;
* 代数 Riccati方程&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Notes==&lt;br /&gt;
{{Reflist}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==References==&lt;br /&gt;
* {{cite journal |first=J. |last=Sylvester |title=Sur l'equations en matrices &amp;lt;math&amp;gt;px = xq&amp;lt;/math&amp;gt; |journal=[[C. R. Acad. Sci. Paris]] |volume=99 |year=1884 |issue=2 |pages=67–71, 115–116 }}&lt;br /&gt;
* {{cite journal |first=R. H. |last=Bartels |first2=G. W. |last2=Stewart |title=Solution of the matrix equation &amp;lt;math&amp;gt;AX +XB = C&amp;lt;/math&amp;gt; |journal=[[Comm. ACM]] |volume=15 |year=1972 |issue=9 |pages=820–826 |doi=10.1145/361573.361582 }}&lt;br /&gt;
* {{cite journal |first=R. |last=Bhatia |first2=P. |last2=Rosenthal |title=How and why to solve the operator equation &amp;lt;math&amp;gt;AX -XB = Y &amp;lt;/math&amp;gt; ? |journal=[[Bull. London Math. Soc.]] |volume=29 |issue=1 |year=1997 |pages=1–21 |doi=10.1112/S0024609396001828 }}&lt;br /&gt;
* {{cite journal |first=S.-G. |last=Lee |first2=Q.-P. |last2=Vu |title=Simultaneous solutions of Sylvester equations and idempotent matrices separating the joint spectrum |journal=[[Linear Algebra and its Applications|Linear Algebra Appl.]] |volume=435 |year=2011 |issue=9 |pages=2097–2109 |doi=10.1016/j.laa.2010.09.034 |doi-access=free }}&lt;br /&gt;
* {{cite journal |first=Q. |last=Wei |first2=N.  |last2=Dobigeon |first3=J.-Y.  |last3=Tourneret |title=Fast Fusion of Multi-Band Images Based on Solving a Sylvester Equation|journal=[[IEEE Transactions on Image Processing]] |volume=24 |year=2015 |issue=11 |pages=4109–4121 |doi=10.1109/TIP.2015.2458572|arxiv=1502.03121|bibcode=2015ITIP...24.4109W |pmid=26208345}}&lt;br /&gt;
* {{cite book|last1=Birkhoff and MacLane|title=A survey of Modern Algebra|publisher=Macmillan|pages=213, 299}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
*&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==External links==&lt;br /&gt;
* [http://calculator-fx.com/calculator/linear-algebra/solve-sylvester-equation Online solver for arbitrary sized matrices.]{{deadlink|date=May 2021}}&lt;br /&gt;
* [http://reference.wolfram.com/mathematica/ref/LyapunovSolve.html Mathematica function to solve the Sylvester equation]&lt;br /&gt;
* [http://www.mathworks.co.uk/help/matlab/ref/sylvester.html MATLAB function to solve the Sylvester equation]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* Online solver for arbitrary sized matrices.&lt;br /&gt;
* Mathematica function to solve the Sylvester equation&lt;br /&gt;
* MATLAB function to solve the Sylvester equation&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* 任意大小矩阵的在线求解器。&lt;br /&gt;
* Mathematica 函数求解 Sylvester 方程 &lt;br /&gt;
* MATLAB 函数求解 Sylvester 方程&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Authority control}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:Matrices]]&lt;br /&gt;
[[Category:Control theory]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Category:Matrices&lt;br /&gt;
Category:Control theory&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
范畴: 矩阵范畴: 控制论&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;small&amp;gt;This page was moved from [[wikipedia:en:Sylvester equation]]. Its edit history can be viewed at [[韦斯特方程/edithistory]]&amp;lt;/small&amp;gt;&amp;lt;/noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E5%85%8B%E8%8E%B1%E4%BC%AF%E5%AE%9A%E5%BE%8B&amp;diff=25821</id>
		<title>克莱伯定律</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E5%85%8B%E8%8E%B1%E4%BC%AF%E5%AE%9A%E5%BE%8B&amp;diff=25821"/>
		<updated>2021-08-14T15:04:51Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;'''克莱伯定律'''（Kleiber's law）根据观测数据提出，对于很多动物，其基础代谢率水平与体重的¾次幂成正比，该定律得名于1930年代早期马克斯·克莱伯(Max Kleiber)的生物学著作。若用符号表示，设''q''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;为该动物的代谢率，''M''是其重量，则''q''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt; ~ ''M''&amp;lt;sup&amp;gt;¾&amp;lt;/sup&amp;gt;。因此一般一只猫的重量是一只老鼠的100倍，那么它的代谢量比老鼠约大31倍。而在植物中，指数则接近于1。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
克莱伯定律中指数的确切值尚不清楚，部分是因为对于该定律当前没有令人完全满意的理论解释。[[File:Kleiber1947.jpg|right|thumb|400px|'''Figure 1'''. 一些物种的体型与代谢率的曲线&amp;lt;ref&amp;gt;Kleiber M (October 1947). &amp;quot;Body size and metabolic rate&amp;quot;. ''Physiological Reviews''. '''27''' (4): 511–41. doi:10.1152/physrev.1947.27.4.511. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 20267758&amp;lt;/nowiki&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;。最先发表于克莱伯(1947)。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==定律背后的原因==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
克莱伯定律，像许多其他的[[异速生长律]]定律一样，是物理学和/或动物循环系统几何学的结果&amp;lt;ref&amp;gt;Schmidt-Nielsen, Knut (1984). ''Scaling: Why is animal size so important?''. NY, NY: Cambridge University Press. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0521266574&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。马克思·克莱伯在分析物种内大量独立个体的呼吸时首先发现这一定律&amp;lt;ref&amp;gt;Kleiber M (1932). &amp;quot;Body size and metabolism&amp;quot;. ''Hilgardia''. '''6''' (11): 315–351. doi:10.3733/hilg.v06n11p315.&amp;lt;/ref&amp;gt;。克莱伯想要找到2⁄3 的指数（原因解释如下），但是被他发现的3⁄4的指数所迷惑&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;Ballesteros FJ, Martinez VJ, Luque B, Lacasa L, Valor E, Moya A (January 2018). &amp;quot;On the thermodynamic origin of metabolic scaling&amp;quot;. ''Scientific Reports''. '''8''' (1): 1448. Bibcode:2018NatSR...8.1448B. doi:10.1038/s41598-018-19853-6. PMC 5780499. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 29362491&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===启发式解释===&lt;br /&gt;
对克莱伯定律的一个解释是结构质量和增长质量之间的区别。结构质量涉及维护成本，而储备质量不涉及。 所以，一个物种的小成体比另一个物种的大成体每单位重量的呼吸量大，因为它们的身体质量中有更大的部分是结构成分而不是储备成分。 在每个物种内，年轻的（即小的）生物体比同一物种的年老的（大的）生物体每单位重量的呼吸量大，这是由于生长的间接成本所致&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot;&amp;gt;Hulbert, A. J. (28 April 2014). &amp;quot;A Sceptics View: &amp;quot;Kleiber's Law&amp;quot; or the &amp;quot;3/4 Rule&amp;quot; is neither a Law nor a Rule but Rather an Empirical Approximation&amp;quot;. ''Systems''. '''2''' (2): 186–202. doi:10.3390/systems2020186.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===指数 2⁄3===&lt;br /&gt;
2⁄3的解释-人们倾向于认为，新陈代谢率的变化是为了避免热衰竭。因为身体通过表面被动地散热，但在整个质量上通过新陈代谢产生热量，所以新陈代谢率必须以这样指数的方式来抵消平方-立方法则。这种方式的精确指数是2⁄3&amp;lt;ref name=&amp;quot;:2&amp;quot;&amp;gt;Dodds PS, Rothman DH, Weitz JS (March 2001). &amp;quot;Re-examination of the &amp;quot;3/4-law&amp;quot; of metabolism&amp;quot;. ''Journal of Theoretical Biology''. '''209''' (1): 9–27. arXiv:physics/0007096. doi:10.1006/jtbi.2000.2238. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 11237567&amp;lt;/nowiki&amp;gt;. S2CID 9168199.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这样的论证并没有解决不同的生物体表现出不同的形状（因此即使是按相同的尺寸缩放也有不同的表面积与体积比）这个事实。对生物体表面积的合理估计似乎确实和新陈代谢率成线性比例关系&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===指数 3⁄4===&lt;br /&gt;
根据一些学者的研究，克莱伯定律像许多其他的[[异速生长律]]定律一样，是动物循环系统物理学和几何学特性的结果。同一物种中，年轻的个体比年老的个体每份重量的呼吸消耗更多，因为它们体重中中组织结构的比例更大，而储能的比例较小。结构质量需要耗费养护能量，而储能的质量则不需要。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
韦斯特、因奎斯特和布朗（以下简称WEB）的一个模型表明，3⁄4标度的产生是因为营养物质在整个生物体内分配和运输的效率。在大多数生物体中，新陈代谢是由具有分支管的循环系统支持的（即植物的血管系统、昆虫的器官或人类的心血管系统）&amp;lt;ref name=&amp;quot;:3&amp;quot;&amp;gt;West GB, Brown JH, Enquist BJ (April 1997). &amp;quot;A general model for the origin of allometric scaling laws in biology&amp;quot;. ''Science''. '''276''' (5309): 122–6. doi:10.1126/science.276.5309.122. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 9082983&amp;lt;/nowiki&amp;gt;. S2CID 3140271.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
具体来说，West， Enquist和Brown提出三点假设（1）代谢率{{Mvar|B}}正比于循环系统中的营养流量（即体液总流量）{{Mvar|Q}}，即&amp;lt;math&amp;gt;B\propto Q&amp;lt;/math&amp;gt;（2）体液（例如血液）总体积{{Mvar|V}}正比于体重{{Mvar|M}}，即&amp;lt;math&amp;gt;V \propto M&amp;lt;/math&amp;gt;。这个假设的成立意味着循环系统中的能量耗散降至最低（3）循环系统由微管组成（例如毛细血管、肺泡）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
然后他们在最小的循环管（毛细血管、肺泡等）层面上分析了这两种说法的后果。在实验中，那些最小的小管的容积在很大的质量范围内是恒定的。循环系统中的微管尽管千差万别，但总的来说，都具有层级结构，有自相似性。因为通过一个微管的体液流量正比于微管体积，所以基础代谢率{{Mvar|B}}正比于体液总流量{{Mvar|Q}}，而体液总流量{{Mvar|Q}}正比于微管总数{{Mvar|N}}，即&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;Q\propto N&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;nowiki&amp;gt;另一方面，体液具有不可压缩性。而循环系统不是简单地按比例放大，而是具有自相似性（假设3）。嵌套的深度取决于小管尺寸的自相似指数，而该深度的影响则取决于每个分支产生多少个“子”小管。依赖一个（非常松散的）精确的小管模型，可以将这些数值与宏观数量联系起来。WEB指出，如果我们将循环系统描述为由大大小小的圆柱连接成的系统，那么为了防止液体在小圆柱中被堵塞，就要求圆柱总数（即微管总数）{{Mvar|N}和体液总体积&amp;lt;/nowiki&amp;gt;{{Mvar|V}}满足&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;N^4\propto V^3&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;:4&amp;quot;&amp;gt;Etienne RS, Apol ME, Olff HA (2006). &amp;quot;Demystifying the West, Brown &amp;amp; Enquist model of the allometry of metabolism&amp;quot;. ''Functional Ecology''. '''20''' (2): 394–399. doi:10.1111/j.1365-2435.2006.01136.x.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
再结合假设1、2，因为血量是身体质量中的固定部分，所以有&lt;br /&gt;
 &amp;lt;blockquote&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;B\propto M^{\frac{3}{4}}&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;:3&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===非幂律标度===&lt;br /&gt;
更新近的研究表明克莱伯法则在大多数尺度上都不成立。对较小的动物 (10公斤[22磅]以下的鸟类，或昆虫)来说，新陈代谢率通常更贴近2⁄3而非3⁄4。对较大的动物来说，情况正好相反&amp;lt;ref name=&amp;quot;:2&amp;quot; /&amp;gt;。因此，新陈代谢率与体重的对数图似乎是向上“弯曲”的，而且与二次函数模型拟合得更好&amp;lt;ref&amp;gt;Kolokotrones T, Deeds EJ, Fontana W (April 2010). &amp;quot;Curvature in metabolic scaling&amp;quot;. ''Nature''. '''464''' (7289): 753–6. Bibcode:2010Natur.464..753K. doi:10.1038/nature08920. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 20360740&amp;lt;/nowiki&amp;gt;. S2CID 4374163.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
But note that a quadratic curve has undesirable theoretical implications; see MacKay NJ (July 2011). &amp;quot;Mass scale and curvature in metabolic scaling. Comment on: T. Kolokotrones et al., curvature in metabolic scaling, Nature 464 (2010) 753-756&amp;quot;. ''Journal of Theoretical Biology''. '''280''' (1): 194–6. doi:10.1016/j.jtbi.2011.02.011. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 21335012&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。在所有情况下，局部拟合出的指数在 [2⁄3,3⁄4] 之间&amp;lt;ref name=&amp;quot;:5&amp;quot;&amp;gt;Banavar JR, Moses ME, Brown JH, Damuth J, Rinaldo A, Sibly RM, Maritan A (September 2010). &amp;quot;A general basis for quarter-power scaling in animals&amp;quot;. ''Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America''. '''107''' (36): 15816–20. Bibcode:2010PNAS..10715816B. doi:10.1073/pnas.1009974107. PMC 2936637. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 20724663&amp;lt;/nowiki&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==== 修改后的循环系统模型 ====&lt;br /&gt;
对 WBE模型所做的调整保留了网络形状的假设，它预测出更大的缩放指数，加剧了与观测数据的差异&amp;lt;ref&amp;gt;Savage VM, Deeds EJ, Fontana W (September 2008). &amp;quot;Sizing up allometric scaling theory&amp;quot;. ''PLOS Computational Biology''. '''4''' (9): e1000171. Bibcode:2008PLSCB...4E0171S. doi:10.1371/journal.pcbi.1000171. PMC 2518954. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 18787686&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。但我们可以通过放宽WBE对营养物质运输网络的假设，即这个网络既是分形的又是循环的，从而保留一个类似的理论&amp;lt;ref name=&amp;quot;:5&amp;quot; /&amp;gt;。 (WBE认为，分形循环网络的发展必然会使得用于运输的能量最小化，但其他研究人员认为，他们的推导有一些潜在的错误&amp;lt;ref name=&amp;quot;:2&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Apol ME, Etienne RS, Olff H (2008). &amp;quot;Revisiting the evolutionary origin of allometric metabolic scaling in biology&amp;quot;. ''Functional Ecology''. '''22''' (6): 1070–1080. doi:10.1111/j.1365-2435.2008.01458.x.&amp;lt;/ref&amp;gt;) 。不同的网络效率较低，因为它们表现出较低的缩放指数，但由营养物质运输决定的新陈代谢率将表现出2⁄3 到3⁄4的缩放&amp;lt;ref name=&amp;quot;:5&amp;quot; /&amp;gt;。如果较大的新陈代谢率在金华上收到青睐，那么重量小的生物将倾向于把它们的网络安排成2/3的规模，但重量大的生物将倾向于把它们的网络安排成3/4，这就产生了观察到的曲率&amp;lt;ref name=&amp;quot;:6&amp;quot;&amp;gt;Savage VM, Gillooly JF, Woodruff WH, West GB, Allen AP, Enquist BJ, Brown JH (April 2004). &amp;quot;The predominance of quarter-power scaling in biology&amp;quot;. ''Functional Ecology''. '''18''' (2): 257–282. doi:10.1111/j.0269-8463.2004.00856.x. &amp;lt;q&amp;gt;The original paper by West ''et al''. (1997), which derives a model for the mammalian arterial system, predicts that smaller mammals should show consistent deviations in the direction of higher metabolic rates than expected from ''M''&amp;lt;sup&amp;gt;3⁄4&amp;lt;/sup&amp;gt; scaling. Thus, metabolic scaling relationships are predicted to show a slight curvilinearity at the smallest size range.&amp;lt;/q&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====修改后的热力学模型====&lt;br /&gt;
另一个模型指出，新陈代谢率并不仅仅是为了来产生热量。只对有用功做贡献的新陈代谢率应该以指数1 缩放（线性），然而对产热做贡献的新陈代谢率应该受表面积限制，并且以指数2缩放。基础代谢率是以下两种效应的凸组合：如果又用功的比例为f，那么基础代谢率的比例应该为&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;B=f\cdot kM+(1-f)\cdot k'M^{\frac {2}{3}}&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中k和''k''′是比例常数。''k''′特别描述了生物体的表面积比率，大约为0.1 kJ·h&amp;lt;sup&amp;gt;−1&amp;lt;/sup&amp;gt;·g&amp;lt;sup&amp;gt;−2/3&amp;lt;/sup&amp;gt;。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;f的典型值为15%-20%&amp;lt;ref&amp;gt;Clarke A, Rothery P, Isaac NJ (May 2010). &amp;quot;Scaling of basal metabolic rate with body mass and temperature in mammals&amp;quot;. ''The Journal of Animal Ecology''. '''79''' (3): 610–9. doi:10.1111/j.1365-2656.2010.01672.x. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 20180875&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。f的理论最大值为21%，因为葡萄糖的氧化效率只有42%，这样产生的ATP有一半被浪费了&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 实验支持 ==&lt;br /&gt;
对各种物理变量的方差分析表明，尽管基础代谢率的大部分变化是由质量决定的，但其他具有显著影响的变量还包括体温和生物分类法&amp;lt;ref&amp;gt;Clarke A, Rothery P, Isaac NJ (May 2010). &amp;quot;Scaling of basal metabolic rate with body mass and temperature in mammals&amp;quot;. ''The Journal of Animal Ecology''. '''79''' (3): 610–9. doi:10.1111/j.1365-2656.2010.01672.x. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 20180875&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Hayssen V, Lacy RC (1985). &amp;quot;Basal metabolic rates in mammals: taxonomic differences in the allometry of BMR and body mass&amp;quot;. ''Comparative Biochemistry and Physiology. A, Comparative Physiology''. '''81''' (4): 741–54. doi:10.1016/0300-9629(85)90904-1. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 2863065&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1932年，布洛迪的一项工作计算出指数大约为0.73&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Brody, S. (1945). ''Bioenergetics and Growth''. NY, NY: Reinhold.&amp;lt;/ref&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2004年，一项对哺乳动物的现场代谢率分析得出结论，它们似乎以0.749的指数作为标度&amp;lt;ref name=&amp;quot;:6&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 对定律的批评 ==&lt;br /&gt;
Koz和Kon认为，通过任何形式的限制因素来解释克莱伯定律的尝试都是有缺陷的，因为代谢率在休息和活动之间的变化差了四五倍。因此，任何影响基础代谢率标度的限制，实际上都会使升高的代谢——以及所有的动物活动——变得不可能&amp;lt;ref&amp;gt;Kozlowski J, Konarzewski M (2004). &amp;quot;Is West, Brown and Enquist's model of allometric scaling mathematically correct and biologically relevant?&amp;quot;. ''Functional Ecology''. '''18''' (2): 283–9. doi:10.1111/j.0269-8463.2004.00830.x&amp;lt;/ref&amp;gt;。相反，WEB认为，动物在休息时很可能对最小的运输能量耗散进行优化，同时不放弃在其他时间的低效率运作的能力&amp;lt;ref&amp;gt;Brown JH, West GB, Enquist BJ (2005). &amp;quot;Yes, West, Brown and Enquist's model of allometric scaling is both mathematically correct and biologically relevant&amp;quot;. ''Functional Ecology''. '''19''' (4): 735–738. doi:10.1111/j.1365-2435.2005.01022.x&amp;lt;/ref&amp;gt;。 &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其他研究人员也指出，Koz和Kon对该法则的批评倾向于关注WEB循环网络的精确结构细节，但后者对该模型并不重要&amp;lt;ref name=&amp;quot;:4&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
克莱伯法则仅在将动物当作整体研究时出现；分类学亚群内的缩放指数有很大差异&amp;lt;ref&amp;gt;Brown JH, West GB, Enquist BJ (2005). &amp;quot;Yes, West, Brown and Enquist's model of allometric scaling is both mathematically correct and biologically relevant&amp;quot;. ''Functional Ecology''. '''19''' (4): 735–738. doi:10.1111/j.1365-2435.2005.01022.x&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Sieg AE, O'Connor MP, McNair JN, Grant BW, Agosta SJ, Dunham AE (November 2009). &amp;quot;Mammalian metabolic allometry: do intraspecific variation, phylogeny, and regression models matter?&amp;quot;. ''The American Naturalist''. '''174''' (5): 720–33. doi:10.1086/606023. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 19799501&amp;lt;/nowiki&amp;gt;. S2CID 36468932&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 一般化 ==&lt;br /&gt;
克莱伯定律只适用于种间比较；它（通常）不适用于种内比较&amp;lt;ref&amp;gt;Heusner, A. A. (1982-04-01). &amp;quot;Energy metabolism and body size I. Is the 0.75 mass exponent of Kleiber's equation a statistical artifact?&amp;quot;. ''Respiration Physiology''. '''48''' (1): 1–12. doi:10.1016/0034-5687(82)90046-9. ISSN 0034-5687. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 7111915&amp;lt;/nowiki&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== 在其他界的情形 ===&lt;br /&gt;
1999年，一项分析认为，在植物生长过程中，特定植物的生物量产量于与植物质量的 3⁄4 次方成比例&amp;lt;ref&amp;gt;Enquist BJ, West GB, Charnov EL, Brown JH (28 October 1999). &amp;quot;Allometric scaling of production and life-history variation in vascular plants&amp;quot;. ''Nature''. '''401''' (6756): 907–911.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bibcode:1999Natur.401..907E. doi:10.1038/44819. ISSN 1476-4687. S2CID 4397261. Corrigendum published 7 December 2000.&amp;lt;/ref&amp;gt;。单2001年的一篇涉及各种类型的单细胞光合生物的论文发现，比例指数介于0.75和1之间&amp;lt;ref&amp;gt;Niklas KJ (2006). &amp;quot;A phyletic perspective on the allometry of plant biomass-partitioning patterns and functionally equivalent organ-categories&amp;quot;. ''The New Phytologist''. '''171''' (1): 27–40. doi:10.1111/j.1469-8137.2006.01760.x. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 16771980&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2006年，发表在《自然》期刊上的一篇论文认为，植物幼苗的质量指数接近1，但物种、门类和生长条件之间的差异压压倒了任何类似“克莱伯定律”的影响&amp;lt;ref&amp;gt;Reich PB, Tjoelker MG, Machado JL, Oleksyn J (January 2006). &amp;quot;Universal scaling of respiratory metabolism, size and nitrogen in plants&amp;quot;. ''Nature''. '''439''' (7075): 457–61. Bibcode:2006Natur.439..457R. doi:10.1038/nature04282. hdl:11299/176835. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 16437113&amp;lt;/nowiki&amp;gt;. S2CID 1484450&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
For a contrary view, see Enquist BJ, Allen AP, Brown JH, Gillooly JF, Kerkhoff AJ, Niklas KJ, Price CA, West GB (February 2007). &amp;quot;Biological scaling: does the exception prove the rule?&amp;quot;. ''Nature''. '''445''' (7127): E9–10, discussion E10–1. Bibcode:2007Natur.445....9E. doi:10.1038/nature05548. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 17268426&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.  and associated responses.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== 生物体内的结果 ===&lt;br /&gt;
因为细胞原生质在一系列生物体质量中似乎具有恒定的密度，所以克莱伯定律的一个推论是，在较大的物种中，每个细胞体可获得的能量较少。细胞似乎通过选择以下两种策略之一来应对这个困难：较低的细胞代谢率，或较小的细胞。后一个策略是通过神经元和脂肪细胞表现出来的；前者是由每个其他类型的细胞表现出来的&amp;lt;ref&amp;gt;Savage VM, Allen AP, Brown JH, Gillooly JF, Herman AB, Woodruff WH, West GB (March 2007). &amp;quot;Scaling of number, size, and metabolic rate of cells with body size in mammals&amp;quot;. ''Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America''. '''104''' (11): 4718–23. Bibcode:2007PNAS..104.4718S. doi:10.1073/pnas.0611235104. PMC 1838666. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 17360590&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。于是，不同的器官表现出不同的异质性标度（见下表）&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable&amp;quot;&lt;br /&gt;
|+人体组织的BMR与质量的等距标度&lt;br /&gt;
!器官&lt;br /&gt;
!缩放指数&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
|大脑&lt;br /&gt;
|0.7&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
|肾&lt;br /&gt;
|0.85&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
|肝&lt;br /&gt;
|0.87&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
|心脏&lt;br /&gt;
|0.98&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
|肌肉&lt;br /&gt;
|1.0&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
|骨骼&lt;br /&gt;
|1.1&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==参考资料==&lt;br /&gt;
&amp;lt;references /&amp;gt;&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E5%85%8B%E8%8E%B1%E4%BC%AF%E5%AE%9A%E5%BE%8B&amp;diff=25820</id>
		<title>克莱伯定律</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E5%85%8B%E8%8E%B1%E4%BC%AF%E5%AE%9A%E5%BE%8B&amp;diff=25820"/>
		<updated>2021-08-14T15:04:05Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：由Fernando审校&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;'''克莱伯定律'''（Kleiber's law）根据观测数据提出，对于很多动物，其基础代谢率水平与体重的¾次幂成正比，该定律得名于1930年代早期马克斯·克莱伯(Max Kleiber)的生物学著作。若用符号表示，设''q''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;为该动物的代谢率，''M''是其重量，则''q''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt; ~ ''M''&amp;lt;sup&amp;gt;¾&amp;lt;/sup&amp;gt;。因此一般一只猫的重量是一只老鼠的100倍，那么它的代谢量比老鼠约大31倍。而在植物中，指数则接近于1。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
克莱伯定律中指数的确切值尚不清楚，部分是因为对于该定律当前没有令人完全满意的理论解释。[[File:Kleiber1947.jpg|right|thumb|400px|'''Figure 1'''. 一些物种的体型与代谢率的曲线&amp;lt;ref&amp;gt;Kleiber M (October 1947). &amp;quot;Body size and metabolic rate&amp;quot;. ''Physiological Reviews''. '''27''' (4): 511–41. doi:10.1152/physrev.1947.27.4.511. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 20267758&amp;lt;/nowiki&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;。最先发表于克莱伯(1947)。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==定律背后的原因==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
克莱伯定律，像许多其他的[[异速生长律]]定律一样，是物理学和/或动物循环系统几何学的结果&amp;lt;ref&amp;gt;Schmidt-Nielsen, Knut (1984). ''Scaling: Why is animal size so important?''. NY, NY: Cambridge University Press. ISBN &amp;lt;bdi&amp;gt;978-0521266574&amp;lt;/bdi&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。马克思·克莱伯在分析物种内大量独立个体的呼吸时首先发现这一定律&amp;lt;ref&amp;gt;Kleiber M (1932). &amp;quot;Body size and metabolism&amp;quot;. ''Hilgardia''. '''6''' (11): 315–351. doi:10.3733/hilg.v06n11p315.&amp;lt;/ref&amp;gt;。克莱伯想要找到2⁄3 的指数（原因解释如下），但是被他发现的3⁄4的指数所迷惑&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;Ballesteros FJ, Martinez VJ, Luque B, Lacasa L, Valor E, Moya A (January 2018). &amp;quot;On the thermodynamic origin of metabolic scaling&amp;quot;. ''Scientific Reports''. '''8''' (1): 1448. Bibcode:2018NatSR...8.1448B. doi:10.1038/s41598-018-19853-6. PMC 5780499. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 29362491&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===启发式解释===&lt;br /&gt;
对克莱伯定律的一个解释是结构质量和增长质量之间的区别。结构质量涉及维护成本，而储备质量不涉及。 所以，一个物种的小成体比另一个物种的大成体每单位重量的呼吸量大，因为它们的身体质量中有更大的部分是结构成分而不是储备成分。 在每个物种内，年轻的（即小的）生物体比同一物种的年老的（大的）生物体每单位重量的呼吸量大，这是由于生长的间接成本所致&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot;&amp;gt;Hulbert, A. J. (28 April 2014). &amp;quot;A Sceptics View: &amp;quot;Kleiber's Law&amp;quot; or the &amp;quot;3/4 Rule&amp;quot; is neither a Law nor a Rule but Rather an Empirical Approximation&amp;quot;. ''Systems''. '''2''' (2): 186–202. doi:10.3390/systems2020186.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===指数 2⁄3===&lt;br /&gt;
2⁄3的解释-人们倾向于认为，新陈代谢率的变化是为了避免热衰竭。因为身体通过表面被动地散热，但在整个质量上通过新陈代谢产生热量，所以新陈代谢率必须以这样指数的方式来抵消平方-立方法则。这种方式的精确指数是2⁄3&amp;lt;ref name=&amp;quot;:2&amp;quot;&amp;gt;Dodds PS, Rothman DH, Weitz JS (March 2001). &amp;quot;Re-examination of the &amp;quot;3/4-law&amp;quot; of metabolism&amp;quot;. ''Journal of Theoretical Biology''. '''209''' (1): 9–27. arXiv:physics/0007096. doi:10.1006/jtbi.2000.2238. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 11237567&amp;lt;/nowiki&amp;gt;. S2CID 9168199.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这样的论证并没有解决不同的生物体表现出不同的形状（因此即使是按相同的尺寸缩放也有不同的表面积与体积比）这个事实。对生物体表面积的合理估计似乎确实和新陈代谢率成线性比例关系&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===指数 3⁄4===&lt;br /&gt;
根据一些学者的研究，克莱伯定律像许多其他的[[异速生长律]]定律一样，是动物循环系统物理学和几何学特性的结果。同一物种中，年轻的个体比年老的个体每份重量的呼吸消耗更多，因为它们体重中中组织结构的比例更大，而储能的比例较小。结构质量需要耗费养护能量，而储能的质量则不需要。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
韦斯特、因奎斯特和布朗（以下简称WEB）的一个模型表明，3⁄4标度的产生是因为营养物质在整个生物体内分配和运输的效率。在大多数生物体中，新陈代谢是由具有分支管的循环系统支持的（即植物的血管系统、昆虫的器官或人类的心血管系统）&amp;lt;ref name=&amp;quot;:3&amp;quot;&amp;gt;West GB, Brown JH, Enquist BJ (April 1997). &amp;quot;A general model for the origin of allometric scaling laws in biology&amp;quot;. ''Science''. '''276''' (5309): 122–6. doi:10.1126/science.276.5309.122. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 9082983&amp;lt;/nowiki&amp;gt;. S2CID 3140271.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
具体来说，West， Enquist和Brown提出三点假设（1）代谢率{{Mvar|B}}正比于循环系统中的营养流量（即体液总流量）{{Mvar|Q}}，即&amp;lt;math&amp;gt;B\propto Q&amp;lt;/math&amp;gt;（2）体液（例如血液）总体积{{Mvar|V}}正比于体重{{Mvar|M}}，即&amp;lt;math&amp;gt;V \propto M&amp;lt;/math&amp;gt;。这个假设的成立意味着循环系统中的能量耗散降至最低（3）循环系统由微管组成（例如毛细血管、肺泡）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
然后他们在最小的循环管（毛细血管、肺泡等）层面上分析了这两种说法的后果。在实验中，那些最小的小管的容积在很大的质量范围内是恒定的。循环系统中的微管尽管千差万别，但总的来说，都具有层级结构，有自相似性。因为通过一个微管的体液流量正比于微管体积，所以基础代谢率{{Mvar|B}}正比于体液总流量{{Mvar|Q}}，而体液总流量{{Mvar|Q}}正比于微管总数{{Mvar|N}}，即&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;Q\propto N&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;nowiki&amp;gt;另一方面，体液具有不可压缩性。而循环系统不是简单地按比例放大，而是具有自相似性（假设3）。嵌套的深度取决于小管尺寸的自相似指数，而该深度的影响则取决于每个分支产生多少个“子”小管。依赖一个（非常松散的）精确的小管模型，可以将这些数值与宏观数量联系起来。WEB指出，如果我们将循环系统描述为由大大小小的圆柱连接成的系统，那么为了防止液体在小圆柱中被堵塞，就要求圆柱总数（即微管总数）{{Mvar|N}和体液总体积&amp;lt;/nowiki&amp;gt;{{Mvar|V}}满足&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;N^4\propto V^3&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;:4&amp;quot;&amp;gt;Etienne RS, Apol ME, Olff HA (2006). &amp;quot;Demystifying the West, Brown &amp;amp; Enquist model of the allometry of metabolism&amp;quot;. ''Functional Ecology''. '''20''' (2): 394–399. doi:10.1111/j.1365-2435.2006.01136.x.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
再结合假设1、2，因为血量是身体质量中的固定部分，所以有&lt;br /&gt;
 &amp;lt;blockquote&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;B\propto M^{\frac{3}{4}}&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;:3&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===非幂律标度===&lt;br /&gt;
更新近的研究表明克莱伯法则在大多数尺度上都不成立。对较小的动物 (10公斤[22磅]以下的鸟类，或昆虫)来说，新陈代谢率通常更贴近2⁄3而非3⁄4。对较大的动物来说，情况正好相反&amp;lt;ref name=&amp;quot;:2&amp;quot; /&amp;gt;。因此，新陈代谢率与体重的对数图似乎是向上“弯曲”的，而且与二次函数模型拟合得更好&amp;lt;ref&amp;gt;Kolokotrones T, Deeds EJ, Fontana W (April 2010). &amp;quot;Curvature in metabolic scaling&amp;quot;. ''Nature''. '''464''' (7289): 753–6. Bibcode:2010Natur.464..753K. doi:10.1038/nature08920. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 20360740&amp;lt;/nowiki&amp;gt;. S2CID 4374163.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
But note that a quadratic curve has undesirable theoretical implications; see MacKay NJ (July 2011). &amp;quot;Mass scale and curvature in metabolic scaling. Comment on: T. Kolokotrones et al., curvature in metabolic scaling, Nature 464 (2010) 753-756&amp;quot;. ''Journal of Theoretical Biology''. '''280''' (1): 194–6. doi:10.1016/j.jtbi.2011.02.011. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 21335012&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。在所有情况下，局部拟合出的指数在 [2⁄3,3⁄4] 之间&amp;lt;ref name=&amp;quot;:5&amp;quot;&amp;gt;Banavar JR, Moses ME, Brown JH, Damuth J, Rinaldo A, Sibly RM, Maritan A (September 2010). &amp;quot;A general basis for quarter-power scaling in animals&amp;quot;. ''Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America''. '''107''' (36): 15816–20. Bibcode:2010PNAS..10715816B. doi:10.1073/pnas.1009974107. PMC 2936637. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 20724663&amp;lt;/nowiki&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==== 修改后的循环系统模型 ====&lt;br /&gt;
对 WBE模型所做的调整保留了网络形状的假设，它预测出更大的缩放指数，加剧了与观测数据的差异&amp;lt;ref&amp;gt;Savage VM, Deeds EJ, Fontana W (September 2008). &amp;quot;Sizing up allometric scaling theory&amp;quot;. ''PLOS Computational Biology''. '''4''' (9): e1000171. Bibcode:2008PLSCB...4E0171S. doi:10.1371/journal.pcbi.1000171. PMC 2518954. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 18787686&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。但我们可以通过放宽WBE对营养物质运输网络的假设，即这个网络既是分形的又是循环的，从而保留一个类似的理论&amp;lt;ref name=&amp;quot;:5&amp;quot; /&amp;gt;。 (WBE认为，分形循环网络的发展必然会使得用于运输的能量最小化，但其他研究人员认为，他们的推导有一些潜在的错误&amp;lt;ref name=&amp;quot;:2&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Apol ME, Etienne RS, Olff H (2008). &amp;quot;Revisiting the evolutionary origin of allometric metabolic scaling in biology&amp;quot;. ''Functional Ecology''. '''22''' (6): 1070–1080. doi:10.1111/j.1365-2435.2008.01458.x.&amp;lt;/ref&amp;gt;) 。不同的网络效率较低，因为它们表现出较低的缩放指数，但由营养物质运输决定的新陈代谢率将表现出2⁄3 到3⁄4的缩放&amp;lt;ref name=&amp;quot;:5&amp;quot; /&amp;gt;。如果较大的新陈代谢率在金华上收到青睐，那么重量小的生物将倾向于把它们的网络安排成2/3的规模，但重量大的生物将倾向于把它们的网络安排成3/4，这就产生了观察到的曲率&amp;lt;ref name=&amp;quot;:6&amp;quot;&amp;gt;Savage VM, Gillooly JF, Woodruff WH, West GB, Allen AP, Enquist BJ, Brown JH (April 2004). &amp;quot;The predominance of quarter-power scaling in biology&amp;quot;. ''Functional Ecology''. '''18''' (2): 257–282. doi:10.1111/j.0269-8463.2004.00856.x. &amp;lt;q&amp;gt;The original paper by West ''et al''. (1997), which derives a model for the mammalian arterial system, predicts that smaller mammals should show consistent deviations in the direction of higher metabolic rates than expected from ''M''&amp;lt;sup&amp;gt;3⁄4&amp;lt;/sup&amp;gt; scaling. Thus, metabolic scaling relationships are predicted to show a slight curvilinearity at the smallest size range.&amp;lt;/q&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
====修改后的热力学模型====&lt;br /&gt;
另一个模型指出，新陈代谢率并不仅仅是为了来产生热量。只对有用功做贡献的新陈代谢率应该以指数1 缩放（线性），然而对产热做贡献的新陈代谢率应该受表面积限制，并且以指数2缩放。基础代谢率是以下两种效应的凸组合：如果又用功的比例为f，那么基础代谢率的比例应该为&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;B=f\cdot kM+(1-f)\cdot k'M^{\frac {2}{3}}}&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中k和''k''′是比例常数。''k''′特别描述了生物体的表面积比率，大约为0.1 kJ·h&amp;lt;sup&amp;gt;−1&amp;lt;/sup&amp;gt;·g&amp;lt;sup&amp;gt;−2/3&amp;lt;/sup&amp;gt;。&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;f的典型值为15%-20%&amp;lt;ref&amp;gt;Clarke A, Rothery P, Isaac NJ (May 2010). &amp;quot;Scaling of basal metabolic rate with body mass and temperature in mammals&amp;quot;. ''The Journal of Animal Ecology''. '''79''' (3): 610–9. doi:10.1111/j.1365-2656.2010.01672.x. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 20180875&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。f的理论最大值为21%，因为葡萄糖的氧化效率只有42%，这样产生的ATP有一半被浪费了&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 实验支持 ==&lt;br /&gt;
对各种物理变量的方差分析表明，尽管基础代谢率的大部分变化是由质量决定的，但其他具有显著影响的变量还包括体温和生物分类法&amp;lt;ref&amp;gt;Clarke A, Rothery P, Isaac NJ (May 2010). &amp;quot;Scaling of basal metabolic rate with body mass and temperature in mammals&amp;quot;. ''The Journal of Animal Ecology''. '''79''' (3): 610–9. doi:10.1111/j.1365-2656.2010.01672.x. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 20180875&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Hayssen V, Lacy RC (1985). &amp;quot;Basal metabolic rates in mammals: taxonomic differences in the allometry of BMR and body mass&amp;quot;. ''Comparative Biochemistry and Physiology. A, Comparative Physiology''. '''81''' (4): 741–54. doi:10.1016/0300-9629(85)90904-1. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 2863065&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
1932年，布洛迪的一项工作计算出指数大约为0.73&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Brody, S. (1945). ''Bioenergetics and Growth''. NY, NY: Reinhold.&amp;lt;/ref&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2004年，一项对哺乳动物的现场代谢率分析得出结论，它们似乎以0.749的指数作为标度&amp;lt;ref name=&amp;quot;:6&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 对定律的批评 ==&lt;br /&gt;
Koz和Kon认为，通过任何形式的限制因素来解释克莱伯定律的尝试都是有缺陷的，因为代谢率在休息和活动之间的变化差了四五倍。因此，任何影响基础代谢率标度的限制，实际上都会使升高的代谢——以及所有的动物活动——变得不可能&amp;lt;ref&amp;gt;Kozlowski J, Konarzewski M (2004). &amp;quot;Is West, Brown and Enquist's model of allometric scaling mathematically correct and biologically relevant?&amp;quot;. ''Functional Ecology''. '''18''' (2): 283–9. doi:10.1111/j.0269-8463.2004.00830.x&amp;lt;/ref&amp;gt;。相反，WEB认为，动物在休息时很可能对最小的运输能量耗散进行优化，同时不放弃在其他时间的低效率运作的能力&amp;lt;ref&amp;gt;Brown JH, West GB, Enquist BJ (2005). &amp;quot;Yes, West, Brown and Enquist's model of allometric scaling is both mathematically correct and biologically relevant&amp;quot;. ''Functional Ecology''. '''19''' (4): 735–738. doi:10.1111/j.1365-2435.2005.01022.x&amp;lt;/ref&amp;gt;。 &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其他研究人员也指出，Koz和Kon对该法则的批评倾向于关注WEB循环网络的精确结构细节，但后者对该模型并不重要&amp;lt;ref name=&amp;quot;:4&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
克莱伯法则仅在将动物当作整体研究时出现；分类学亚群内的缩放指数有很大差异&amp;lt;ref&amp;gt;Brown JH, West GB, Enquist BJ (2005). &amp;quot;Yes, West, Brown and Enquist's model of allometric scaling is both mathematically correct and biologically relevant&amp;quot;. ''Functional Ecology''. '''19''' (4): 735–738. doi:10.1111/j.1365-2435.2005.01022.x&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;Sieg AE, O'Connor MP, McNair JN, Grant BW, Agosta SJ, Dunham AE (November 2009). &amp;quot;Mammalian metabolic allometry: do intraspecific variation, phylogeny, and regression models matter?&amp;quot;. ''The American Naturalist''. '''174''' (5): 720–33. doi:10.1086/606023. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 19799501&amp;lt;/nowiki&amp;gt;. S2CID 36468932&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 一般化 ==&lt;br /&gt;
克莱伯定律只适用于种间比较；它（通常）不适用于种内比较&amp;lt;ref&amp;gt;Heusner, A. A. (1982-04-01). &amp;quot;Energy metabolism and body size I. Is the 0.75 mass exponent of Kleiber's equation a statistical artifact?&amp;quot;. ''Respiration Physiology''. '''48''' (1): 1–12. doi:10.1016/0034-5687(82)90046-9. ISSN 0034-5687. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 7111915&amp;lt;/nowiki&amp;gt;&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== 在其他界的情形 ===&lt;br /&gt;
1999年，一项分析认为，在植物生长过程中，特定植物的生物量产量于与植物质量的 3⁄4 次方成比例&amp;lt;ref&amp;gt;Enquist BJ, West GB, Charnov EL, Brown JH (28 October 1999). &amp;quot;Allometric scaling of production and life-history variation in vascular plants&amp;quot;. ''Nature''. '''401''' (6756): 907–911.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bibcode:1999Natur.401..907E. doi:10.1038/44819. ISSN 1476-4687. S2CID 4397261. Corrigendum published 7 December 2000.&amp;lt;/ref&amp;gt;。单2001年的一篇涉及各种类型的单细胞光合生物的论文发现，比例指数介于0.75和1之间&amp;lt;ref&amp;gt;Niklas KJ (2006). &amp;quot;A phyletic perspective on the allometry of plant biomass-partitioning patterns and functionally equivalent organ-categories&amp;quot;. ''The New Phytologist''. '''171''' (1): 27–40. doi:10.1111/j.1469-8137.2006.01760.x. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 16771980&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2006年，发表在《自然》期刊上的一篇论文认为，植物幼苗的质量指数接近1，但物种、门类和生长条件之间的差异压压倒了任何类似“克莱伯定律”的影响&amp;lt;ref&amp;gt;Reich PB, Tjoelker MG, Machado JL, Oleksyn J (January 2006). &amp;quot;Universal scaling of respiratory metabolism, size and nitrogen in plants&amp;quot;. ''Nature''. '''439''' (7075): 457–61. Bibcode:2006Natur.439..457R. doi:10.1038/nature04282. hdl:11299/176835. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 16437113&amp;lt;/nowiki&amp;gt;. S2CID 1484450&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
For a contrary view, see Enquist BJ, Allen AP, Brown JH, Gillooly JF, Kerkhoff AJ, Niklas KJ, Price CA, West GB (February 2007). &amp;quot;Biological scaling: does the exception prove the rule?&amp;quot;. ''Nature''. '''445''' (7127): E9–10, discussion E10–1. Bibcode:2007Natur.445....9E. doi:10.1038/nature05548. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 17268426&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.  and associated responses.&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== 生物体内的结果 ===&lt;br /&gt;
因为细胞原生质在一系列生物体质量中似乎具有恒定的密度，所以克莱伯定律的一个推论是，在较大的物种中，每个细胞体可获得的能量较少。细胞似乎通过选择以下两种策略之一来应对这个困难：较低的细胞代谢率，或较小的细胞。后一个策略是通过神经元和脂肪细胞表现出来的；前者是由每个其他类型的细胞表现出来的&amp;lt;ref&amp;gt;Savage VM, Allen AP, Brown JH, Gillooly JF, Herman AB, Woodruff WH, West GB (March 2007). &amp;quot;Scaling of number, size, and metabolic rate of cells with body size in mammals&amp;quot;. ''Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America''. '''104''' (11): 4718–23. Bibcode:2007PNAS..104.4718S. doi:10.1073/pnas.0611235104. PMC 1838666. &amp;lt;nowiki&amp;gt;PMID 17360590&amp;lt;/nowiki&amp;gt;.&amp;lt;/ref&amp;gt;。于是，不同的器官表现出不同的异质性标度（见下表）&amp;lt;ref name=&amp;quot;:1&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable&amp;quot;&lt;br /&gt;
|+人体组织的BMR与质量的等距标度&lt;br /&gt;
!器官&lt;br /&gt;
!缩放指数&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
|大脑&lt;br /&gt;
|0.7&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
|肾&lt;br /&gt;
|0.85&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
|肝&lt;br /&gt;
|0.87&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
|心脏&lt;br /&gt;
|0.98&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
|肌肉&lt;br /&gt;
|1.0&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
|骨骼&lt;br /&gt;
|1.1&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==参考资料==&lt;br /&gt;
&amp;lt;references /&amp;gt;&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E5%85%8B%E8%8E%B1%E4%BC%AF%E5%AE%9A%E5%BE%8B&amp;diff=25816</id>
		<title>克莱伯定律</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E5%85%8B%E8%8E%B1%E4%BC%AF%E5%AE%9A%E5%BE%8B&amp;diff=25816"/>
		<updated>2021-08-14T10:47:58Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;'''克莱伯定律'''（Kleiber's law）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |author=Max Kleiber |title=Body size and metabolism |journal=Hilgardia |volume=6 |pages=315–351 |year=1932}}&amp;lt;/ref&amp;gt;根据观测数据提出，对于很多动物，其基础代谢率水平与体重的¾次幂成正比，该定律得名于1930年代早期马克斯·克莱伯(Max Kleiber)的生物学著作。若用符号表示，设''q''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt;为该动物的代谢率，''M''是其重量，则''q''&amp;lt;sub&amp;gt;0&amp;lt;/sub&amp;gt; ~ ''M''&amp;lt;sup&amp;gt;¾&amp;lt;/sup&amp;gt;。因此一般一只猫的重量是一只老鼠的100倍，那么它的代谢量比老鼠约大31倍。而在植物中，指数则接近于1。[[File:Kleiber1947.jpg|right|thumb|400px|'''Figure 1'''. Body size versus metabolic rate for a variety of species&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |author=Kleiber M |title=Body size and metabolic rate |journal=Physiological Reviews |volume=27 |issue=4 |pages=511–541 |year=1947 |pmid=20267758 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;.  Originally published in Kleiber (1947).]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==定律背后的原因==&lt;br /&gt;
根据一些学者的研究&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=West|first=Geoffreyt|title=A General Model for the Origin of Allometric Scaling Laws in Biology|journal=Science|year=1997|volume=276|issue=122}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Shour|first=Robert|title=Entropy and its relationship to allometry|journal=arXiv|date=November 2012|volume=arXiv:0804.1924|url=http://arxiv.org/abs/0804.1924}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，克莱伯定律像许多其他的[[异速生长律]]定律一样，是动物循环系统物理学和几何学特性的结果。同一物种中，年轻的个体比年老的个体每份重量的呼吸消耗更多，因为它们体重中中组织结构的比例更大，而储能的比例较小。结构质量需要耗费养护能量，而储能的质量则不需要。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
具体来说，West， Enquist和Brown提出三点假设（1）代谢率{{Mvar|B}}正比于循环系统中的营养流量（即体液总流量）{{Mvar|Q}}，即&amp;lt;math&amp;gt;B\propto Q&amp;lt;/math&amp;gt;（2）体液（例如血液）总体积{{Mvar|V}}正比于体重{{Mvar|M}}，即&amp;lt;math&amp;gt;V \propto M&amp;lt;/math&amp;gt;。这个假设的成立意味着循环系统中的能量耗散降至最低（3）循环系统由微管组成（例如毛细血管、肺泡）。循环系统中的微管尽管千差万别，但总的来说，都具有层级结构，有自相似性。因为通过一个微管的体液流量正比于微管体积，所以微管总数{{Mvar|N}}正比于体液总流量，即&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;Q\propto N&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
另一方面，体液具有不可压缩性。而循环系统具有自相似性（假设3）。如果我们将循环系统描述为由大大小小的圆柱连接成的系统，那么以上两点就要求圆柱总数（即微管总数）{{Mvar|N}和体液总体积{{Mvar|V}}满足&lt;br /&gt;
&amp;lt;blockquote&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;N^4\propto V^3&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
再结合假设1、2，可得&lt;br /&gt;
 &amp;lt;blockquote&amp;gt;&amp;lt;math&amp;gt;B\propto M^{\frac{3}{4}}&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;/blockquote&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==参考资料==&lt;br /&gt;
&amp;lt;references/&amp;gt;&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25190</id>
		<title>新陈代谢</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25190"/>
		<updated>2021-08-01T07:38:04Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条由Solitude初步翻译，由Fernando审校。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{short description|The set of life-sustaining chemical transformations within the cells of organisms }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Metabolism.png|thumb|细胞新陈代谢的简化图]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATP-3D-vdW.png|thumb|right|[[三磷酸腺苷]]的结构（ATP），它是能量代谢中的中枢中间体。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''新陈代谢'''（/məˈtæbəlɪzəm/，来自希腊语：μεταβολή metabolē，&amp;quot;变化&amp;quot;）是生物体内维持生命的[[化学反应]]。新陈代谢的三个主要目的是：将食物转化为能量以运行细胞过程；将食物/燃料转化为[[蛋白质]]、[[脂类]]、[[核酸]]和一些[[碳水化合物]]的构件；以及消除[[代谢废物]]。这些酶催化的反应使生物体得以生长和繁殖，维持其结构，并对其环境作出反应。（新陈代谢这个词也可以指生物体内发生的所有化学反应的总和，包括消化和物质在细胞内以及不同细胞之间的运输，在这种情况下，上述细胞内的一系列反应称为中间代谢或中级代谢）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢反应可分为[[分解代谢]]分解代谢-分解化合物(例如，通过[[细胞呼吸]]将葡萄糖分解为丙酮酸) ; 或合成代谢-合成化合物(例如蛋白质、碳水化合物、脂类和核酸)。通常，分解代谢释放能量，合成代谢消耗能量。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的化学反应被组织成代谢途径，在代谢途径中，一种化学物质通过一系列步骤转化为另一种化学物质，每一步都由特定的[[酶]]来推动。酶对新陈代谢至关重要，因为它们通过将生物体与释放能量的自发反应耦合，使生物体能够驱动需要能量的理想反应，而这些反应本身不会发生。酶起催化剂的作用——它们使反应进行得更快——它们还可以调节代谢反应的速率，例如对细胞环境的变化或其他细胞发出的信号作出反应。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
特定生物体的新陈代谢系统决定了哪些物质有营养，哪些有毒。例如，一些[[原核生物]]利用硫化氢作为营养物质，然而这种气体对动物是有毒的&amp;lt;ref name=&amp;quot;Physiology1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |author=Friedrich C |title=Physiology and genetics of sulfur-oxidizing bacteria |journal=Adv Microb Physiol |volume=39 |issue= |pages=235–89 |year=1998 |pmid=9328649 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60018-1 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027739-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。生物体的[[基础代谢率]]是所有这些化学反应所消耗能量的量度。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的一个显著特征是，不同物种之间的基本新陈代谢途径具有相似性&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pace NR | title = The universal nature of biochemistry | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 98 | issue = 3 | pages = 805–8 | date = January 2001 | pmid = 11158550 | pmc = 33372 | doi = 10.1073/pnas.98.3.805 | bibcode = 2001PNAS...98..805P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。例如，作为[[三羧酸循环]]中的中间体，最著名的一组羧酸存在于所有已知的生物体中，它们在单细胞细菌[[大肠杆菌]]和巨大的多细胞生物（如大象）中都能被找到&amp;lt;ref name=SmithE&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith E, Morowitz HJ | title = Universality in intermediary metabolism | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 101 | issue = 36 | pages = 13168–73 | date = September 2004 | pmid = 15340153 | pmc = 516543 | doi = 10.1073/pnas.0404922101 | bibcode = 2004PNAS..10113168S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。 这些代谢途径的相似性很可能是由于它们在演化史的早期出现，然后又因为它们的功效而保留下来&amp;lt;ref name=Ebenhoh&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ebenhöh O, Heinrich R | title = Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems | journal = Bulletin of Mathematical Biology | volume = 63 | issue = 1 | pages = 21–55 | date = January 2001 | pmid = 11146883 | doi = 10.1006/bulm.2000.0197 | s2cid = 44260374 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Meléndez-Hevia E, Waddell TG, Cascante M | title = The puzzle of the Krebs citric acid cycle: assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution | journal = Journal of Molecular Evolution | volume = 43 | issue = 3 | pages = 293–303 | date = September 1996 | pmid = 8703096 | doi = 10.1007/BF02338838 | s2cid = 19107073 | bibcode = 1996JMolE..43..293M }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。癌细胞的代谢也不同于正常细胞的代谢，这些差异可以用来寻找癌细胞治疗的靶点&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vander_Heiden_2017&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vander Heiden MG, DeBerardinis RJ | title = Understanding the Intersections between Metabolism and Cancer Biology | journal = Cell | volume = 168 | issue = 4 | pages = 657–669 | date = February 2017 | pmid = 28187287 | pmc = 5329766 | doi = 10.1016/j.cell.2016.12.039 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
== 关键的生物化学成分 ==&lt;br /&gt;
更多信息：生物分子，细胞（生物学）和生物化学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Trimyristin-3D-vdW.png|right|thumb|upright=1.15|[[三酰甘油脂]]的结构]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Human Metabolism - Pathways.jpg|thumb|这张图表描绘了人体新陈代谢的一系列途径。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
构成动物、植物和微生物的大部分结构由四种基本分子组成: 氨基酸、糖类化合物、核酸和脂类(通常称为脂肪)。由于这些分子对生命至关重要，新陈代谢反应要么专注于在构建细胞和组织的过程中制造这些分子，要么将这些分子作为能量来源并将其消化分解。这些生化物质可以结合在一起形成DNA和蛋白质之类的聚合物，它们都是生命必不可少的[[大分子聚合物]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Cooper|first=Geoffrey M.| name-list-style = vanc |date=2000|title=The Molecular Composition of Cells|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9879/|journal=The Cell: A Molecular Approach. 2nd Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&amp;lt;center&amp;gt;&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable “wikitable”&amp;quot; style=&amp;quot;“margin-left:&amp;quot; auto; margin-right: auto;”&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
!分子类型 !! [[单体]]形式的名称 !! [[聚合物]]形式的名称 !! 聚合物形态的例子&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| 氨基酸 || 氨基酸 ||[[蛋白质]](由多肽组成)&lt;br /&gt;
|[[纤维蛋白]]和[[球状蛋白]]&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| [[碳水化合物]] || [[单糖]] || [[多糖]] || [[淀粉]], [[糖原]] and [[纤维素]]&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| [[核酸]] || [[核苷酸]] || [[多核苷酸]] || [[DNA]] and [[RNA]]&amp;lt;br /&amp;gt;&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
===氨基酸和蛋白质===&lt;br /&gt;
蛋白质是由氨基酸组成的线性链，它们通过[[肽键]]连接在一起。许多蛋白质是在新陈代谢中催化化学反应的酶。其他蛋白质具有结构或机械功能，例如那些形成[[细胞骨架]]的蛋白质（细胞骨架是维持细胞形状的支架系统）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Michie KA, Löwe J | title = Dynamic filaments of the bacterial cytoskeleton | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 467–92 | year = 2006 | pmid = 16756499 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452 | s2cid = 4550126 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。蛋白质在[[细胞信号传导]]、[[免疫反应]]、[[细胞粘附]]、主动跨膜转运和[[细胞周期]]中也很重要&amp;lt;ref name=&amp;quot;Nelson&amp;quot;&amp;gt;{{cite book | last1 = Nelson | first1 = David L. | first2 = Michael M. | last2 = Cox | name-list-style = vanc | title = Lehninger Principles of Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and company | year = 2005 | location = New York | page = [https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 841] | isbn = 978-0-7167-4339-2 | url-access = registration | url = https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。氨基酸还通过提供碳源进入细胞三羧酸循环，促进细胞的能量代谢，&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kelleher JK, Bryan BM, Mallet RT, Holleran AL, Murphy AN, Fiskum G | title = Analysis of tricarboxylic acid-cycle metabolism of hepatoma cells by comparison of 14CO2 ratios | journal = The Biochemical Journal | volume = 246 | issue = 3 | pages = 633–9 | date = September 1987 | pmid = 3120698 | pmc = 1148327 | doi = 10.1042/bj2460633 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;尤其是在[[葡萄糖]]等主要能量来源匮乏或细胞发生代谢应激时&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hothersall JS, Ahmed A | title = Metabolic fate of the increased yeast amino Acid uptake subsequent to catabolite derepression | journal = Journal of Amino Acids | volume = 2013 | pages = 461901 | year = 2013 | pmid = 23431419 | pmc = 3575661 | doi = 10.1155/2013/461901 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===脂类 ===&lt;br /&gt;
脂类是最多样化的生物化学物质。它们的主要结构用途是作为[[生物膜]]内部和外部的一部分，如[[细胞膜]]，或作为能量来源&amp;lt;ref name=&amp;quot;Nelson&amp;quot; /&amp;gt;。脂类通常被定义为疏水性或两亲性的生物分子，但会溶解在有机溶剂中，如酒精、苯或氯仿。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fahy E, Subramaniam S, Brown HA, Glass CK, Merrill AH, Murphy RC, Raetz CR, Russell DW, Seyama Y, Shaw W, Shimizu T, Spener F, van Meer G, VanNieuwenhze MS, White SH, Witztum JL, Dennis EA | display-authors = 6 | title = A comprehensive classification system for lipids | journal = Journal of Lipid Research | volume = 46 | issue = 5 | pages = 839–61 | date = May 2005 | pmid = 15722563 | doi = 10.1194/jlr.E400004-JLR200 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;脂肪是一大类含有脂肪酸和甘油的化合物，一个甘油分子连接到三个脂肪酸酯即称为三酰甘油酯。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite web|title=Lipid nomenclature Lip-1 &amp;amp; Lip-2|url=https://www.qmul.ac.uk/sbcs/iupac/lipid/lip1n2.html#p11|access-date=2020-06-06|website=www.qmul.ac.uk}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这种基本结构存在一些变异，包括主骨(如鞘磷脂中到鞘氨醇)和亲水基(如磷脂中的磷酸盐)。[[类固醇]]，如[[固醇]]，是另一类主要的脂类&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|edition=8|title=Biochemistry|location=New York|isbn=978-1-4641-2610-9|oclc=913469736 | vauthors = Berg JM, Tymoczko JL, Gatto Jr GJ, Stryer L |date=8 April 2015|publisher=W. H. Freeman|pages=362}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
===碳水化合物===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Glucose Fisher to Haworth.gif|thumb|upright=1.15|right|alt=The straight chain form consists of four C H O H groups linked in a row, capped at the ends by an aldehyde group C O H and a methanol group C H 2 O H.  To form the ring, the aldehyde group combines with the O H group of the next-to-last carbon at the other end, just before the methanol group.|葡萄糖可以以直链和环的形式存在。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物是醛或酮，带有许多羟基，能以直链或环的形式存在。碳水化合物是最丰富的生物分子，承担着许多作用，如能量的储存和运输（淀粉、糖原）和作为结构要件（植物的纤维素、动物的甲壳素）。基本的碳水化合物单位称为单糖&amp;lt;ref name=&amp;quot;Nelson&amp;quot; /&amp;gt;，包括半乳糖、果糖以及最重要的葡萄糖。单糖能以几乎无限多样的方式连接在一起形成多糖&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Raman R, Raguram S, Venkataraman G, Paulson JC, Sasisekharan R | title = Glycomics: an integrated systems approach to structure-function relationships of glycans | journal = Nature Methods | volume = 2 | issue = 11 | pages = 817–24 | date = November 2005 | pmid = 16278650 | doi = 10.1038/nmeth807 | s2cid = 4644919 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
===核苷酸 ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
DNA和RNA这两种核酸是核苷酸的聚合物。每个核苷酸都是由一个磷酸连接到核糖或脱氧核糖糖基上形成的，而核糖或脱氧核糖糖基又连接到含氮碱基上。核酸对于遗传信息的储存和使用，以及通过转录和蛋白质生物合成过程对其进行解释至关重要。这些信息受到DNA修复机制的保护&amp;lt;ref name=&amp;quot;Nelson&amp;quot; /&amp;gt;，并通过DNA复制进行传播。许多病毒都有RNA基因组，如HIV病毒，它利用[[逆转录]]从其病毒RNA基因组中创建DNA模板。核糖体和核糖体等核糖体中的RNA类似于酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sierra S, Kupfer B, Kaiser R | title = Basics of the virology of HIV-1 and its replication | journal = Journal of Clinical Virology | volume = 34 | issue = 4 | pages = 233–44 | date = December 2005 | pmid = 16198625 | doi = 10.1016/j.jcv.2005.09.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为它可以催化化学反应。单个核苷是通过将核碱基连接到核糖上制成的。这些碱基是含氮的杂环，分为嘌呤或嘧啶。核苷酸还在代谢基团转移反应中充当辅酶&amp;lt;ref name=&amp;quot;Wimmer&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wimmer MJ, Rose IA | title = Mechanisms of enzyme-catalyzed group transfer reactions | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 47 | issue =  | pages = 1031–78 | year = 1978 | pmid = 354490 | doi = 10.1146/annurev.bi.47.070178.005123 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
===辅酶===&lt;br /&gt;
[[File:Acetyl-CoA-2D.svg|thumb|right|upright=1.35|[[乙酰辅酶A]]结构。可转移的[[乙酰基]]与最左边的硫原子成键结合。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢涉及大量的化学反应，但大多数属于几种基本类型的反应，涉及原子的官能团及其键在分子内的转移。这种常见的化学反应使细胞能够用一小套代谢中间体在不同反应之间携带化学基团&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Mitchell P | title = The Ninth Sir Hans Krebs Lecture. Compartmentation and communication in living systems. Ligand conduction: a general catalytic principle in chemical, osmotic and chemiosmotic reaction systems | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 95 | issue = 1 | pages = 1–20 | date = March 1979 | pmid = 378655 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1979.tb12934.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些基团转移中间体称为辅酶&amp;lt;ref name=&amp;quot;Wimmer&amp;quot; /&amp;gt;。每一类基团转移反应都是由一种特定的辅酶进行的，它是一组产生它的酶和消耗它的酶的底物。因此，这些辅酶不断地被制造、消耗，然后循环利用&amp;lt;ref name=&amp;quot;Dimroth&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dimroth P, von Ballmoos C, Meier T | title = Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases. Fourth in the Cycles Review Series | journal = EMBO Reports | volume = 7 | issue = 3 | pages = 276–82 | date = March 2006 | pmid = 16607397 | pmc = 1456893 | doi = 10.1038/sj.embor.7400646 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中一种中心辅酶是三磷酸腺苷（ATP），它是细胞的通用能源货币。这种核苷酸在不同的化学反应之间传递化学能。细胞中只有少量的ATP，但由于ATP是不断再生的，所以人体每天可以使用大约相当于自身重量的ATP&amp;lt;ref name=&amp;quot;Dimroth&amp;quot; /&amp;gt;。ATP是分解代谢和合成代谢之间的桥梁。分解代谢分解分子，合成代谢则将它们组合在一起。分解反应产生ATP，合成代谢反应则消耗ATP。它也是磷酸化反应中磷酸基团的载体&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bonora M, Patergnani S, Rimessi A, De Marchi E, Suski JM, Bononi A, Giorgi C, Marchi S, Missiroli S, Poletti F, Wieckowski MR, Pinton P | display-authors = 6 | title = ATP synthesis and storage | journal = Purinergic Signalling | volume = 8 | issue = 3 | pages = 343–57 | date = September 2012 | pmid = 22528680 | pmc = 3360099 | doi = 10.1007/s11302-012-9305-8 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[维生素]]是一类细胞不能合成的微量有机化合物。在人体营养中，大多数维生素经过修饰后都具有辅酶的功能，例如，所有水溶性维生素在细胞中使用时都会被磷酸化或与核苷酸偶联&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Berg|first1=Jeremy M.|last2=Tymoczko|first2=John L.|last3=Stryer|first3=Lubert | name-list-style = vanc |date=2002|title=Vitamins Are Often Precursors to Coenzymes|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22549/|journal=Biochemistry. 5th Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。[[烟酰胺腺嘌呤二核苷酸]](NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;)是维生素B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt;(烟酸)的衍生物，它是一种重要的辅酶，起着氢接受器的作用。数百种不同类型的脱氢酶从其底物中去除电子，并将NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;还原成NADH。这种还原形式的辅酶是细胞中任何需要还原其底物的还原酶的底物。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在细胞中以两种相关形式存在&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pollak N, Dölle C, Ziegler M | title = The power to reduce: pyridine nucleotides--small molecules with a multitude of functions | journal = The Biochemical Journal | volume = 402 | issue = 2 | pages = 205–18 | date = March 2007 | pmid = 17295611 | pmc = 1798440 | doi = 10.1042/BJ20061638 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，即NADH和NADPH。NAD &amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH 形式在分解代谢反应中起重要作用，而 NADP &amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH 形式在分解代谢反应中起重要作用&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Fatih|first=Yildiz | name-list-style = vanc |title=Advances in food biochemistry|publisher=CRC Press|year=2009|isbn=978-1-4200-0769-5|location=Boca Raton|pages=228|oclc=607553259}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
[[File:1GZX Haemoglobin.png|thumb|upright=1.35|right|The structure of iron-containing [[hemoglobin]]. 含铁[[血红蛋白]]的结构。蛋白质亚基为红色和蓝色，含铁血红素基为绿色。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===矿物质和辅因子===&lt;br /&gt;
无机元素在新陈代谢中起着关键作用; 有些元素含量丰富(例如:钠和钾) ，而另一些元素则在微量浓度下发挥作用。人的体重约99%是由碳、氮、钙、钠、氯、钾、氢、磷、氧和硫等元素组成。有机化合物（蛋白质、脂类和碳水化合物）含有大部分的碳和氮；大部分的氧和氢以水的形式存在。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
丰富的无机元素可以电解质。最重要的离子是钠、钾、钙、镁、氯化物、磷酸盐和有机离子重碳酸盐。维持细胞膜上精确的离子梯度可以维持[[渗透压]]和 ph 值。离子对于神经和肌肉功能也是至关重要的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |date=| chapter = Electrolyte Balance | chapter-url=https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/26-3-electrolyte-balance/ | title = Anatomy and Physiology | publisher = OpenStax |access-date=23 June 2020 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为这些组织中的动作电位是由细胞外液和细胞液之间的电解质交换产生的。电解质通过细胞膜上称为离子通道的蛋白质进入和离开细胞&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Lodish |first1=Harvey |last2=Berk |first2=Arnold |last3=Zipursky |first3=S. Lawrence |last4=Matsudaira |first4=Paul |last5=Baltimore |first5=David |last6=Darnell |first6=James | name-list-style = vanc |date=2000| chapter =The Action Potential and Conduction of Electric Impulses|chapter-url= https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21668/ |title =Molecular Cell Biology | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。例如，肌肉收缩依赖于钙、钠和钾通过细胞膜和T管道中的离子通道的运动&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dulhunty AF | title = Excitation-contraction coupling from the 1950s into the new millennium | journal = Clinical and Experimental Pharmacology &amp;amp; Physiology | volume = 33 | issue = 9 | pages = 763–72 | date = September 2006 | pmid = 16922804 | doi = 10.1111/j.1440-1681.2006.04441.x | s2cid = 37462321 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
过渡金属通常以微量元素的形式存在于生物体内，其中锌和铁最为丰富&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Torres-Romero JC, Alvarez-Sánchez ME, Fernández-Martín K, Alvarez-Sánchez LC, Arana-Argáez V, Ramírez-Camacho M, Lara-Riegos J | chapter=Zinc Efflux in Trichomonas vaginalis: In Silico Identification and Expression Analysis of CDF-Like Genes|date=2018| title =Quantitative Models for Microscopic to Macroscopic Biological Macromolecules and Tissues|pages=149–168| veditors = Olivares-Quiroz L, Resendis-Antonio O |place=Cham|publisher=Springer International Publishing|language=en|doi=10.1007/978-3-319-73975-5_8|isbn=978-3-319-73975-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些金属元素在某些蛋白质中作为辅因子，是催化酶等酶和血红蛋白等氧载体蛋白活性所必需的金属辅因子。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Craig Will|first=Leonard Ashley | name-list-style = vanc |title=Manufacturing Engineering &amp;amp; Technology|publisher=Scientific e-Resources|year=2019|isbn=9781839472428|location=Waltham Abbey|pages=190–196}}&amp;lt;/ref&amp;gt;金属辅因子与蛋白质中的特定位点紧密结合，虽然在催化过程中酶的辅因子可以被改变，但在催化反应结束时，它们总是恢复到原来的状态。金属微量营养素由特定的转运体带入生物体内，不用时与储存蛋白如铁蛋白或金属硫蛋白结合&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cousins RJ, Liuzzi JP, Lichten LA | title = Mammalian zinc transport, trafficking, and signals | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 281 | issue = 34 | pages = 24085–9 | date = August 2006 | pmid = 16793761 | doi = 10.1074/jbc.R600011200 | url = https://www.jbc.org/content/281/34/24085 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dunn LL, Suryo Rahmanto Y, Richardson DR | title = Iron uptake and metabolism in the new millennium | journal = Trends in Cell Biology | volume = 17 | issue = 2 | pages = 93–100 | date = February 2007 | pmid = 17194590 | doi = 10.1016/j.tcb.2006.12.003 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
==分解代谢==&lt;br /&gt;
分解代谢是指分解大分子的一系列代谢过程。其中包括分解和氧化食物分子。分解代谢反应的目的是为构建分子的合成代谢反应提供所需的能量和成分。这些分解代谢反应的确切性质因生物体而异&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter| name-list-style = vanc |date=2002|chapter =How Cells Obtain Energy from Food|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26882/|title =Molecular Biology of the Cell | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，生物体可以根据它们的能量和碳的来源（其主要营养组）进行分类，如下表所示。有机养生物把有机分子作为能量来源，而岩养生物利用无机基质，光养生物利用阳光（获得化学能）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Raven|first=Ja| name-list-style = vanc |date=2009-09-03|title=Contributions of anoxygenic and oxygenic phototrophy and chemolithotrophy to carbon and oxygen fluxes in aquatic environments|url=http://www.int-res.com/abstracts/ame/v56/n2-3/p177-192/|journal=Aquatic Microbial Ecology|language=en|volume=56|pages=177–192|doi=10.3354/ame01315|issn=0948-3055|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。然而，所有这些不同形式的新陈代谢都依赖于氧化还原反应，这些反应涉及电子从还原的供体分子（如有机分子，水，氨，硫化氢或亚铁离子）转移到受体分子（如氧，硝酸盐或硫酸盐）。在动物中，这些反应涉及复杂的有机分子，它们被分解成更简单的分子，如二氧化碳和水。在诸如植物和蓝藻这样的光合生物体中，这些电子转移反应不释放能量，而是用来储存从阳光中吸收的能量&amp;lt;ref name=&amp;quot;Nelson2004&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Nelson N, Ben-Shem A | title = The complex architecture of oxygenic photosynthesis | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 5 | issue = 12 | pages = 971–82 | date = December 2004 | pmid = 15573135 | doi = 10.1038/nrm1525 | s2cid = 5686066 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable float-right&amp;quot;  style=&amp;quot;text-align:center; width:50%;&amp;quot;&lt;br /&gt;
|+根据新陈代谢方式对生物进行分类 &amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Madigan MT, Martinko JM |title=Brock Mikrobiologie|date=2006|publisher=Pearson Studium|isbn=3-8273-7187-2|edition=11., überarb. Aufl|location=München|pages=604, 621|oclc=162303067}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;|能量源 || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| 阳光 || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| photo- || rowspan=2 colspan=2 | &amp;amp;nbsp; || rowspan=&amp;quot;6&amp;quot; style=&amp;quot;background:#7fc31c;&amp;quot;| -troph&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| 预生成分子 || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| chemo-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| 电子供体 || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| [[有机化合物]] || rowspan=2 |  &amp;amp;nbsp; || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| organo- ||  rowspan=2 |  &amp;amp;nbsp;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| [[无机化合物]] || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| litho-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| 碳源 || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| [[有机化合物]] || rowspan=2 colspan=2 | &amp;amp;nbsp; || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| hetero-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-style = “ background: # fb805f; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| [[无机化合物]] || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| auto-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
动物中最常见的分解代谢反应可以分为三个主要阶段。在第一阶段，大的有机分子，如蛋白质，多糖或脂类，在细胞外被消化成较小的分子。接下来，这些较小的分子被细胞吸收并转化成更小的分子，通常是乙酰辅酶A (acetyl-CoA) ，并释放出一些能量。最后，辅酶 A 上的乙酰基在三羧酸循环和电子传递链中被氧化成水和二氧化碳，释放出储存的能量，将辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;）还原成NADH&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;/&amp;gt;。&lt;br /&gt;
===消化===&lt;br /&gt;
更多信息：消化和胃肠道&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
大分子不能直接被细胞处理。大分子必须先被分解成较小的单位，才能用于细胞代谢。不同类别的酶被用来消化这些聚合物。这些消化酶包括将蛋白质消化成氨基酸的蛋白酶，以及将多糖消化成单糖的糖苷水解酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Demirel, Yaşar|title=Energy : production, conversion, storage, conservation, and coupling|publisher=Springer|year=2016|isbn=978-3-319-29650-0|edition=Second|location=Lincoln|pages=431|oclc=945435943}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
微生物简单直接地将消化酶分泌到周围环境中&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Häse CC, Finkelstein RA | title = Bacterial extracellular zinc-containing metalloproteases | journal = Microbiological Reviews | volume = 57 | issue = 4 | pages = 823–37 | date = December 1993 | pmid = 8302217 | pmc = 372940 | doi = 10.1128/MMBR.57.4.823-837.1993 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gupta R, Gupta N, Rathi P | title = Bacterial lipases: an overview of production, purification and biochemical properties | journal = Applied Microbiology and Biotechnology | volume = 64 | issue = 6 | pages = 763–81 | date = June 2004 | pmid = 14966663 | doi = 10.1007/s00253-004-1568-8 | s2cid = 206934353 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而动物必须通过它们肠道(包括胃、胰腺和唾液腺)中的特定细胞分泌这些酶。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hoyle T | title = The digestive system: linking theory and practice | journal = British Journal of Nursing | volume = 6 | issue = 22 | pages = 1285–91 | year = 1997 | pmid = 9470654 | doi = 10.12968/bjon.1997.6.22.1285 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些细胞外酶释放的氨基酸或糖通过活性转运蛋白被泵入细胞内&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Souba WW, Pacitti AJ | title = How amino acids get into cells: mechanisms, models, menus, and mediators | journal = JPEN. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition | volume = 16 | issue = 6 | pages = 569–78 | year = 1992 | pmid = 1494216 | doi = 10.1177/0148607192016006569 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barrett MP, Walmsley AR, Gould GW | title = Structure and function of facilitative sugar transporters | journal = Current Opinion in Cell Biology | volume = 11 | issue = 4 | pages = 496–502 | date = August 1999 | pmid = 10449337 | doi = 10.1016/S0955-0674(99)80072-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Catabolism schematic.svg|thumb|left|upright=1.35|[[蛋白质]]，[[碳水化合物]]和[[脂肪]]分解代谢的简化概述 ]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===有机化合物的能量===&lt;br /&gt;
更多信息：细胞呼吸，发酵（生物化学），碳水化合物分解代谢，脂肪分解代谢和蛋白质分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物分解代谢是将碳水化合物分解成较小的单位的过程。碳水化合物一旦被消化成单糖，通常就被带入细胞。一旦进入细胞内&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bell GI, Burant CF, Takeda J, Gould GW | title = Structure and function of mammalian facilitative sugar transporters | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 268 | issue = 26 | pages = 19161–4 | date = September 1993 | pmid = 8366068 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，分解的主要途径就是糖酵解，其中糖（例如葡萄糖和果糖）被转化为丙酮酸并生成一些ATP。&amp;lt;ref name=Bouche&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bouché C, Serdy S, Kahn CR, Goldfine AB | title = The cellular fate of glucose and its relevance in type 2 diabetes | journal = Endocrine Reviews | volume = 25 | issue = 5 | pages = 807–30 | date = October 2004 | pmid = 15466941 | doi = 10.1210/er.2003-0026 | df = dmy-all | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;丙酮酸是几种代谢途径中的中间体，但大多数通过有氧（含氧）糖酵解转化为乙酰辅酶A并进入三羧酸循环。尽管在三羧酸循环中会产生更多的ATP，但最重要的产物是NADH，它是由 NAD &amp;lt; sup &amp;gt; +  在乙酰辅酶A被氧化后制成的。这种氧化释放出作为废物的二氧化碳。在厌氧条件下，糖酵解产生乳酸盐，即由乳酸脱氢酶将丙酮酸盐转化为乳酸盐，同时将NADH重新氧化为NAD &amp;lt; sup &amp;gt; +  再用于糖酵解。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Alfarouk KO, Verduzco D, Rauch C, Muddathir AK, Adil HH, Elhassan GO, Ibrahim ME, David Polo Orozco J, Cardone RA, Reshkin SJ, Harguindey S | display-authors = 6 | title = Glycolysis, tumor metabolism, cancer growth and dissemination. A new pH-based etiopathogenic perspective and therapeutic approach to an old cancer question | journal = Oncoscience | volume = 1 | issue = 12 | pages = 777–802 | date = 18 December 2014 | pmid = 25621294 | pmc = 4303887 | doi = 10.18632/oncoscience.109 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;葡萄糖分解的另一种途径是磷酸戊糖途径，它还原辅酶NADPH并产生戊糖，如核糖（核酸的糖成分）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪通过水解作用分解为游离脂肪酸和甘油。甘油进入糖酵解，脂肪酸被 β氧化分解，释放出乙酰辅酶A，然后进入三羧酸循环。脂肪酸在氧化时会释放比碳水化合物更多的能量，因为碳水化合物的结构中含有更多的氧。类固醇也会被一些细菌在类似于 β 氧化的过程中分解，这个分解过程会释放出大量的乙酰辅酶A、丙酰辅酶A和丙酮酸，它们都可以给细胞提供能量。结核杆菌也可以依靠脂质胆固醇这唯一的碳源生长，而且参与胆固醇利用途径的基因已经被证实在结核杆菌感染生命周期的不同阶段都是重要的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wipperman MF, Sampson NS, Thomas ST | title = Pathogen roid rage: cholesterol utilization by Mycobacterium tuberculosis | journal = Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology | volume = 49 | issue = 4 | pages = 269–93 | date = 2014 | pmid = 24611808 | pmc = 4255906 | doi = 10.3109/10409238.2014.895700 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸可以用来合成蛋白质和其他生物分子，也可以被氧化成尿素和二氧化碳从而提供能量&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sakami W, Harrington H | title = Amino Acid Metabolism | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 32 | issue =  | pages = 355–98 | year = 1963 | pmid = 14144484 | doi = 10.1146/annurev.bi.32.070163.002035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。氧化途径从转氨酶去除氨基酸上的氨基开始。氨基进入尿素循环，留下酮酸形式的脱氨基碳骨架。其中一些酮酸是三羧酸循环的中间产物，例如谷氨酸的脱氨反应形成 α- 酮戊二酸&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brosnan JT | title = Glutamate, at the interface between amino acid and carbohydrate metabolism | journal = The Journal of Nutrition | volume = 130 | issue = 4S Suppl | pages = 988S–90S | date = April 2000 | pmid = 10736367 | doi = 10.1093/jn/130.4.988S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。葡萄糖原氨基酸也可以通过糖异生作用转化为葡萄糖(具体内容见下文)&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Young VR, Ajami AM | title = Glutamine: the emperor or his clothes? | journal = The Journal of Nutrition | volume = 131 | issue = 9 Suppl | pages = 2449S–59S; discussion 2486S–7S | date = September 2001 | pmid = 11533293 | doi = 10.1093/jn/131.9.2449S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==能量转换==&lt;br /&gt;
===氧化磷酸化===&lt;br /&gt;
更多信息：氧化磷酸化，化学渗透和线粒体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氧化磷酸化中，通过如柠檬酸循环等代谢途径，电子从被消化吸收的食物分子上转移到氧气上，并将产生的能量以ATP的方式储存起来。在真核生物中，这一过程是通过线粒体膜上的一系列膜蛋白来完成的，被称为电子传递链。而在原核生物中，这些蛋白质存在于细胞的内膜中。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hosler JP, Ferguson-Miller S, Mills DA | title = Energy transduction: proton transfer through the respiratory complexes | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 165–87 | year = 2006 | pmid = 16756489 | pmc = 2659341 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.062003.101730 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些蛋白质利用电子从还原性分子(如NADH)传递到氧气所释放的能量来泵送质子穿过细胞膜&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schultz BE, Chan SI | title = Structures and proton-pumping strategies of mitochondrial respiratory enzymes | journal = Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure | volume = 30 | issue =  | pages = 23–65 | year = 2001 | pmid = 11340051 | doi = 10.1146/annurev.biophys.30.1.23 | url = https://authors.library.caltech.edu/1623/1/SCHarbbs01.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATPsyn.gif|thumb|right|[[ATP合成酶]]的作用机制。ATP 显示为红色，ADP 和磷酸显示为粉红色，转柄亚基显示为黑色]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
将质子泵出线粒体，会在膜上形成质子浓度差，产生电化学梯度。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Capaldi RA, Aggeler R | title = Mechanism of the F(1)F(0)-type ATP synthase, a biological rotary motor | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 27 | issue = 3 | pages = 154–60 | date = March 2002 | pmid = 11893513 | doi = 10.1016/S0968-0004(01)02051-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这种力量促使质子通过ATP合成酶的基座回到线粒体中。质子的流动使柄亚基旋转，从而改变合成酶域的活性位点的形状，使二磷酸腺苷磷酸化--变成ATP&amp;lt;ref name=&amp;quot;Dimroth&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===无机化合物的能量===&lt;br /&gt;
更多信息：微生物代谢和氮循环&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
化能无机营养是在原核生物中发现的一种新陈代谢，其能量来自于无机化合物的氧化。这些生物可以利用氢气、&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Friedrich B, Schwartz E | title = Molecular biology of hydrogen utilization in aerobic chemolithotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 47 | issue =  | pages = 351–83 | year = 1993 | pmid = 8257102 | doi = 10.1146/annurev.mi.47.100193.002031 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 还原硫化合物(如硫化物、硫化氢和硫代硫酸酯&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Weber KA, Achenbach LA, Coates JD | title = Microorganisms pumping iron: anaerobic microbial iron oxidation and reduction | journal = Nature Reviews. Microbiology | volume = 4 | issue = 10 | pages = 752–64 | date = October 2006 | pmid = 16980937 | doi = 10.1038/nrmicro1490 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1203&amp;amp;context=bioscifacpub | s2cid = 8528196 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;)或氨&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Jetten MS, Strous M, van de Pas-Schoonen KT, Schalk J, van Dongen UG, van de Graaf AA, Logemann S, Muyzer G, van Loosdrecht MC, Kuenen JG | display-authors = 6 | title = The anaerobic oxidation of ammonium | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 22 | issue = 5 | pages = 421–37 | date = December 1998 | pmid = 9990725 | doi = 10.1111/j.1574-6976.1998.tb00379.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;作为还原力的来源，它们从这些化合物与氧或亚硝酸盐等电子接受体的氧化作用中获得能量。这些微生物过程&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Simon J | title = Enzymology and bioenergetics of respiratory nitrite ammonification | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 26 | issue = 3 | pages = 285–309 | date = August 2002 | pmid = 12165429 | doi = 10.1111/j.1574-6976.2002.tb00616.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;在全球生物地球化学循环（如乙酰化、硝化和反硝化）中非常重要，对土壤肥力也很关键&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Conrad R | title = Soil microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO) | journal = Microbiological Reviews | volume = 60 | issue = 4 | pages = 609–40 | date = December 1996 | pmid = 8987358 | pmc = 239458 | doi = 10.1128/MMBR.60.4.609-640.1996 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barea JM, Pozo MJ, Azcón R, Azcón-Aguilar C | title = Microbial co-operation in the rhizosphere | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 56 | issue = 417 | pages = 1761–78 | date = July 2005 | pmid = 15911555 | doi = 10.1093/jxb/eri197 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===光能 ===&lt;br /&gt;
更多信息：光养，光磷酸化和叶绿体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
阳光中的能量被植物、蓝藻、紫细菌、绿硫细菌和一些原生生物所吸收。这个过程通常与二氧化碳转化为有机化合物相结合，这是光合作用的一部分，下文将对此进行讨论。然而，原核生物的能量捕获和碳固定系统可以单独运作，因为紫色细菌和绿硫细菌可以利用阳光作为能源，同时在碳固定和有机化合物发酵之间转换&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = van der Meer MT, Schouten S, Bateson MM, Nübel U, Wieland A, Kühl M, de Leeuw JW, Sinninghe Damsté JS, Ward DM | display-authors = 6 | title = Diel variations in carbon metabolism by green nonsulfur-like bacteria in alkaline siliceous hot spring microbial mats from Yellowstone National Park | journal = Applied and Environmental Microbiology | volume = 71 | issue = 7 | pages = 3978–86 | date = July 2005 | pmid = 16000812 | pmc = 1168979 | doi = 10.1128/AEM.71.7.3978-3986.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tichi MA, Tabita FR | title = Interactive control of Rhodobacter capsulatus redox-balancing systems during phototrophic metabolism | journal = Journal of Bacteriology | volume = 183 | issue = 21 | pages = 6344–54 | date = November 2001 | pmid = 11591679 | pmc = 100130 | doi = 10.1128/JB.183.21.6344-6354.2001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在许多生物体中，太阳能的获取在原理上类似于氧化磷酸化，因为它涉及到以质子浓度梯度的形式储存能量。这种质子动力驱动 ATP 的合成&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter | name-list-style = vanc |date=2002|chapter =Energy Conversion: Mitochondria and Chloroplasts|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21063/|title =Molecular Biology of the Cell. 4th edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。驱动这种电子传递链所需的电子来自于聚光蛋白质，这种蛋白质被叫做光合反应中心。根据存在的光合色素的性质，反应中心分为两种类型。大多数光合细菌只有一种类型，而植物和蓝藻有两种类型&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Allen JP, Williams JC | title = Photosynthetic reaction centers | journal = FEBS Letters | volume = 438 | issue = 1–2 | pages = 5–9 | date = October 1998 | pmid = 9821949 | doi = 10.1016/S0014-5793(98)01245-9 | s2cid = 21596537 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在植物、藻类和蓝藻中，光系统 II 利用光能将电子从水中移走，释放出氧气。然后电子流向细胞色素b6f蛋白复合体，后者利用它们的能量穿过叶绿体中的类囊体膜，泵入质子&amp;lt;ref name=Nelson2004/&amp;gt;。这些质子在驱动ATP合成酶时通过膜向后移动，就像之前一样。然后电子流经光系统I，可以用来减少辅酶NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Munekage Y, Hashimoto M, Miyake C, Tomizawa K, Endo T, Tasaka M, Shikanai T | title = Cyclic electron flow around photosystem I is essential for photosynthesis | journal = Nature | volume = 429 | issue = 6991 | pages = 579–82 | date = June 2004 | pmid = 15175756 | doi = 10.1038/nature02598 | bibcode = 2004Natur.429..579M | s2cid = 4421776 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些辅酶可用于[[卡尔文循环]](下文将对此进行讨论)，或被循环用于进一步生成ATP。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==合成代谢==&lt;br /&gt;
更多信息：合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''合成代谢'''是一系列建设性的新陈代谢过程，在这一系列过程中分解代谢所释放的能量被用来合成复杂的分子。一般来说，组成细胞结构的复杂分子是由小而简单的前体逐步构成的。合成代谢包括三个基本阶段。首先是氨基酸、单糖、异戊二烯和核苷酸等前体的产生，其次是利用ATP产生的能量将它们活化成活性形式，第三是将这些前体组装成复杂的分子，如蛋白质、多糖、脂质和核酸&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;{{cite web|last=Mandal|first=Ananya| name-list-style = vanc |date=2009-11-26|title=What is Anabolism?|url=https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Anabolism.aspx|access-date=2020-07-04|website=News-Medical.net|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体的合成代谢根据其细胞中构建分子的来源而有所不同。植物等自养生物可以在细胞中利用二氧化碳和水等简单分子中构建复杂的有机分子（如多糖和蛋白质）。而异养生物则需要更复杂的物质来源（如单糖和氨基酸）才能产生这些复杂的分子。生物可以根据其能量的最终来源进一步分类: 光自养生物和光异养生物从光中获得能量，而化能自养生物和化能异养生物从无机氧化反应中获得能量&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===碳固定 ===&lt;br /&gt;
更多信息：光合作用，碳固定和化学合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Plagiomnium affine laminazellen.jpeg|thumb|含叶绿体（绿色）的植物细胞（以紫色壁为边界），叶绿体是光合作用的部位]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
光合作用就是依靠阳光和二氧化碳(CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;)合成碳水化合物。在植物中，蓝细菌和藻类的含氧光合作用使水分解，排出氧气。如前所述，这一过程利用光合反应中心产生的ATP和NADPH将CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;转化为三磷酸甘油酯，然后再转化为葡萄糖。这个固碳反应作为卡尔文-本森Calvin – Benson 循环的一部分是在RuBisCO酶的催化下进行的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Miziorko HM, Lorimer GH | title = Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 52 | issue =  | pages = 507–35 | year = 1983 | pmid = 6351728 | doi = 10.1146/annurev.bi.52.070183.002451 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。植物有三种类型的光合作用:C3固碳、C4固碳和CAM光合作用。它们的不同之处在于二氧化碳进入卡尔文循环的路径不同，C3植物直接固定二氧化碳，而C4和CAM植物首先将二氧化碳吸收到其他化合物中，以适应强烈的阳光和干燥的环境&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dodd AN, Borland AM, Haslam RP, Griffiths H, Maxwell K | title = Crassulacean acid metabolism: plastic, fantastic | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 53 | issue = 369 | pages = 569–80 | date = April 2002 | pmid = 11886877 | doi = 10.1093/jexbot/53.369.569 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在能够光合作用的原核生物中，碳固定的机制更加多样。对它们而言，二氧化碳可以通过Calvin– Benson循环、反向三羧酸循环&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hügler M, Wirsen CO, Fuchs G, Taylor CD, Sievert SM | title = Evidence for autotrophic CO2 fixation via the reductive tricarboxylic acid cycle by members of the epsilon subdivision of proteobacteria | journal = Journal of Bacteriology | volume = 187 | issue = 9 | pages = 3020–7 | date = May 2005 | pmid = 15838028 | pmc = 1082812 | doi = 10.1128/JB.187.9.3020-3027.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;或乙酰辅酶A的羧化作用得到固定。原核化能自养生物也通过Calvin– Benson环固定CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; &amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Strauss G, Fuchs G | title = Enzymes of a novel autotrophic CO2 fixation pathway in the phototrophic bacterium Chloroflexus aurantiacus, the 3-hydroxypropionate cycle | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 215 | issue = 3 | pages = 633–43 | date = August 1993 | pmid = 8354269 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1993.tb18074.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，但它们利用无机化合物的能量来驱动反应&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Shively JM, van Keulen G, Meijer WG | title = Something from almost nothing: carbon dioxide fixation in chemoautotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 52 | issue =  | pages = 191–230 | year = 1998 | pmid = 9891798 | doi = 10.1146/annurev.micro.52.1.191 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===碳水化合物和聚糖 ===&lt;br /&gt;
更多信息：糖异生，乙醛酸循环，糖异生和糖基化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在碳水化合物合成代谢过程中，简单的有机酸可转化为葡萄糖等单糖，再用于合成淀粉等多糖。由丙酮酸、乳酸、甘油、3-磷酸甘油酸和氨基酸等化合物生成葡萄糖称为葡萄糖异生。糖异生作用通过一系列中间产物将丙酮酸转化为葡萄糖-6-磷酸，其中许多中间产物与糖酵解过程相同&amp;lt;ref name=Bouche/&amp;gt;。然而，这一途径并不是简单的糖酵解逆向运行，因为有几个步骤是由非糖酵解酶催化的。这很重要，因为它使得葡萄糖的形成和分解可以分别被调节，而且防止了两条途径在无效循环中同时运行&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Boiteux A, Hess B | title = Design of glycolysis | journal = Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences | volume = 293 | issue = 1063 | pages = 5–22 | date = June 1981 | pmid = 6115423 | doi = 10.1098/rstb.1981.0056 | doi-access = free | bibcode = 1981RSPTB.293....5B }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pilkis SJ, el-Maghrabi MR, Claus TH | title = Fructose-2,6-bisphosphate in control of hepatic gluconeogenesis. From metabolites to molecular genetics | journal = Diabetes Care | volume = 13 | issue = 6 | pages = 582–99 | date = June 1990 | pmid = 2162755 | doi = 10.2337/diacare.13.6.582 | s2cid = 44741368 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然脂肪是储存能量的一种常见方式，但在脊椎动物(如人类)体内储存的脂肪酸不能通过葡萄糖异生作用转化为葡萄糖，因为这些生物不能将乙酰辅酶A转化为丙酮酸;植物有必要的酶催化机制，而动物没有&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ensign&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ensign SA | title = Revisiting the glyoxylate cycle: alternate pathways for microbial acetate assimilation | journal = Molecular Microbiology | volume = 61 | issue = 2 | pages = 274–6 | date = July 2006 | pmid = 16856935 | doi = 10.1111/j.1365-2958.2006.05247.x | s2cid = 39986630 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。因此，在长期饥饿后，脊椎动物需要从脂肪酸中产生酮体，以取代大脑等不能代谢脂肪酸的组织中的葡萄糖。在其他生物体如植物和细菌中，这个代谢问题是靠乙醛酸循环来解决的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Finn PF, Dice JF | title = Proteolytic and lipolytic responses to starvation | journal = Nutrition | volume = 22 | issue = 7–8 | pages = 830–44 | year = 2006 | pmid = 16815497 | doi = 10.1016/j.nut.2006.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。乙醛酸循环绕过三羧酸循环中的脱羧步骤，并将乙酰辅酶a转化为草酰乙酸，在那里它可以用来生产葡萄糖。除了脂肪&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ensign&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kornberg&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg HL, Krebs HA | title = Synthesis of cell constituents from C2-units by a modified tricarboxylic acid cycle | journal = Nature | volume = 179 | issue = 4568 | pages = 988–91 | date = May 1957 | pmid = 13430766 | doi = 10.1038/179988a0 | s2cid = 40858130 | bibcode = 1957Natur.179..988K }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，葡萄糖也作为一种能量资源储存在大多数组织中，一般会通过它的糖化来维持血液中的葡萄糖水平&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Evans|first1=Rhys D.|last2=Heather|first2=Lisa C. | name-list-style = vanc |date=June 2016|title=Metabolic pathways and abnormalities|journal=Surgery (Oxford)|volume=34|issue=6|pages=266–272|doi=10.1016/j.mpsur.2016.03.010|issn=0263-9319|url=https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:84c0a8e7-38e9-4de2-ba19-9f129a07987a}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
多糖和聚糖是在糖基转移酶作用下，将单糖从活性糖-磷酸盐供体（如尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-Glc)）依次加入到生长中的多糖的受体羟基上形成的。由于底物环上的任何羟基都可以作为受体，所以产生的多糖会有直链或支链结构&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Freeze|first1=Hudson H. | name-list-style = vanc | chapter =Glycosylation Precursors|date=2015|url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK453043/| title = Essentials of Glycobiology|editor-last=Varki|editor-first=Ajit|edition=3rd|place=Cold Spring Harbor (NY)|publisher=Cold Spring Harbor Laboratory Press|pmid=28876856|access-date=2020-07-08|last2=Hart|first2=Gerald W.|last3=Schnaar|first3=Ronald L.|doi=10.1101/glycobiology.3e.005 |doi-broken-date=1 November 2020 |editor2-last=Cummings|editor2-first=Richard D.|editor3-last=Esko|editor3-first=Jeffrey D.|editor4-last=Stanley|editor4-first=Pamela }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。产生的多糖本身具有结构或代谢功能，还可以通过低聚糖转移酶转移到脂质和蛋白质中&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Opdenakker G, Rudd PM, Ponting CP, Dwek RA | title = Concepts and principles of glycobiology | journal = FASEB Journal | volume = 7 | issue = 14 | pages = 1330–7 | date = November 1993 | pmid = 8224606 | doi = 10.1096/fasebj.7.14.8224606 | s2cid = 10388991 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = McConville MJ, Menon AK | title = Recent developments in the cell biology and biochemistry of glycosylphosphatidylinositol lipids (review) | journal = Molecular Membrane Biology | volume = 17 | issue = 1 | pages = 1–16 | year = 2000 | pmid = 10824734 | doi = 10.1080/096876800294443 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===脂肪酸，类异戊二烯和固醇===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：脂肪酸合成和类固醇代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Sterol synthesis.svg|thumb|right|upright=1.6|具有中间体[[异戊烯基焦磷酸酯]]（IPP），[[二甲基烯丙基焦磷酸酯]]（DMAPP），[[香叶基焦磷酸酯]]（GPP）和[[角鲨烯的类固醇]]合成途径的简化版本。为了清晰起见，省略了一些中间步骤。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸是由脂肪酸合成酶聚合并还原乙酰辅酶A单元制成的。脂肪酸中的酰基链通过一些反应的循环得以延伸，这些反应包括:添加酰基，将其还原为醇，脱水成烯烃基团，然后再还原为烷烃基团。脂肪酸生物合成的酶可以分为两类：在动物和真菌中，所有脂肪酸合成酶的反应都是由单一的多功能I型蛋白来完成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Chirala SS, Wakil SJ | title = Structure and function of animal fatty acid synthase | journal = Lipids | volume = 39 | issue = 11 | pages = 1045–53 | date = November 2004 | pmid = 15726818 | doi = 10.1007/s11745-004-1329-9 | s2cid = 4043407 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而在植物的质体和细菌中，则由单独的II型酶来完成每一步&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = White SW, Zheng J, Zhang YM | title = The structural biology of type II fatty acid biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 74 | issue =  | pages = 791–831 | year = 2005 | pmid = 15952903 | doi = 10.1146/annurev.biochem.74.082803.133524 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ohlrogge JB, Jaworski JG | title = Regulation of Fatty Acid Synthesis | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 48 | issue =  | pages = 109–136 | date = June 1997 | pmid = 15012259 | doi = 10.1146/annurev.arplant.48.1.109 | s2cid = 46348092 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
萜烯和异戊二烯是一大类脂类，包括类胡萝卜素，也是最大的一类植物天然产品&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dubey VS, Bhalla R, Luthra R | title = An overview of the non-mevalonate pathway for terpenoid biosynthesis in plants | journal = Journal of Biosciences | volume = 28 | issue = 5 | pages = 637–46 | date = September 2003 | pmid = 14517367 | doi = 10.1007/BF02703339 | url = http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | url-status = dead | s2cid = 27523830 | archive-url = https://web.archive.org/web/20070415213325/http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | df =  | archive-date = 15 April 2007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些化合物是由反应性前体焦磷酸异戊烯酯和焦磷酸二甲基烯丙基酯所提供的异戊二烯单元组装和改性而成。这些前体可以靠不同的途径制造&amp;lt;ref name=Kuzuyama&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kuzuyama T, Seto H | title = Diversity of the biosynthesis of the isoprene units | journal = Natural Product Reports | volume = 20 | issue = 2 | pages = 171–83 | date = April 2003 | pmid = 12735695 | doi = 10.1039/b109860h }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在动物和古生物中，甲戊二酸途径从乙酰辅酶A产生这些化合物&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Grochowski LL, Xu H, White RH | title = Methanocaldococcus jannaschii uses a modified mevalonate pathway for biosynthesis of isopentenyl diphosphate | journal = Journal of Bacteriology | volume = 188 | issue = 9 | pages = 3192–8 | date = May 2006 | pmid = 16621811 | pmc = 1447442 | doi = 10.1128/JB.188.9.3192-3198.2006 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而在植物和细菌中，非甲戊二酸途径使用丙酮酸和甘油醛3-磷酸作为底物。使用这些活化的异戊二烯供体的一个重要反应是固醇的生物合成&amp;lt;ref name=Kuzuyama/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lichtenthaler HK | title = The 1-Deoxy-D-Xylulose-5-Phosphate Pathway of Isoprenoid Biosynthesis in Plants | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 50 | issue =  | pages = 47–65 | date = June 1999 | pmid = 15012203 | doi = 10.1146/annurev.arplant.50.1.47 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在该反应中，异戊二烯单元连接在一起，制成角鲨烯，然后折叠起来形成一组环，制成羊毛固醇&amp;lt;ref name=Schroepfer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schroepfer GJ | title = Sterol biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 50 | issue =  | pages = 585–621 | year = 1981 | pmid = 7023367 | doi = 10.1146/annurev.bi.50.070181.003101 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。羊毛固醇随后可转化为其他固醇，如胆固醇和麦角固醇&amp;lt;ref name=Schroepfer/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lees ND, Skaggs B, Kirsch DR, Bard M | title = Cloning of the late genes in the ergosterol biosynthetic pathway of Saccharomyces cerevisiae--a review | journal = Lipids | volume = 30 | issue = 3 | pages = 221–6 | date = March 1995 | pmid = 7791529 | doi = 10.1007/BF02537824 | s2cid = 4019443 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===蛋白质类 ===&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质生物合成和氨基酸合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体合成这20种常见氨基酸的能力各不相同。大多数细菌和植物都能合成这20种氨基酸，但哺乳动物只能合成11种非必需氨基酸，因此必须从食物中获得9种必需氨基酸&amp;lt;ref name=&amp;quot;Nelson&amp;quot; /&amp;gt;。所有的氨基酸都是由糖酵解、三羧酸循环或磷酸戊糖途径的中间产物合成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Himmelreich R, Hilbert H, Plagens H, Pirkl E, Li BC, Herrmann R | title = Complete sequence analysis of the genome of the bacterium Mycoplasma pneumoniae | journal = Nucleic Acids Research | volume = 24 | issue = 22 | pages = 4420–49 | date = November 1996 | pmid = 8948633 | pmc = 146264 | doi = 10.1093/nar/24.22.4420 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。氮由谷氨酸和谷氨酰胺提供。非关键氨基酸的合成取决于适当的α-酮酸的形成，它可以转氨基形成氨基酸&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1 = Guyton |first1 = Arthur C. | first2 = John E. | last2 = Hall | name-list-style = vanc |title=Textbook of Medical Physiology |url=https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu |url-access=limited |publisher=Elsevier |year=2006 |location=Philadelphia |pages=[https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu/page/n889 855]–6 |isbn=978-0-7216-0240-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸通过肽键链连接成蛋白质。每种不同的蛋白质都有一个独特的氨基酸残基序列：这就是它的主要结构。就像字母表的字母可以组合成无穷无尽的各种单词一样，氨基酸也能以不同的序列连接起来，形成种类繁多的蛋白质。蛋白质是由氨基酸制成的，这些氨基酸通过酯键附着在转运RNA(tRNA)分子上而被激活。氨基酰tRNA前体是在靠氨基酰tRNA合成酶进行的ATP依赖性反应中产生的.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ibba M, Söll D | title = The renaissance of aminoacyl-tRNA synthesis | journal = EMBO Reports | volume = 2 | issue = 5 | pages = 382–7 | date = May 2001 | pmid = 11375928 | pmc = 1083889 | doi = 10.1093/embo-reports/kve095 | url = http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid={A158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0} | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20110501181419/http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid=%7BA158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0%7D | df =  | archive-date = 1 May 2011 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然后，这种氨基酰tRNA成为核糖体的底物，核糖体利用信使RNA中的序列信息将氨基酸连接到伸长的蛋白质链上&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lengyel P, Söll D | title = Mechanism of protein biosynthesis | journal = Bacteriological Reviews | volume = 33 | issue = 2 | pages = 264–301 | date = June 1969 | pmid = 4896351 | pmc = 378322 | doi = 10.1128/MMBR.33.2.264-301.1969 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===核苷酸的合成和补救途径 ===&lt;br /&gt;
更多信息：核苷酸补救途径，嘧啶的生物合成和嘌呤§代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸由氨基酸、二氧化碳和甲酸在需要大量代谢能量的途径中生成&amp;lt;ref name=Rudolph&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rudolph FB | title = The biochemistry and physiology of nucleotides | journal = The Journal of Nutrition | volume = 124 | issue = 1 Suppl | pages = 124S–127S | date = January 1994 | pmid = 8283301 | doi = 10.1093/jn/124.suppl_1.124S }} {{cite journal | vauthors = Zrenner R, Stitt M, Sonnewald U, Boldt R | title = Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants | journal = Annual Review of Plant Biology | volume = 57 | issue =  | pages = 805–36 | year = 2006 | pmid = 16669783 | doi = 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。因此，大多数生物体都有有效的系统来挽救预先形成的核苷酸&amp;lt;ref name=Rudolph/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Stasolla C, Katahira R, Thorpe TA, Ashihara H | title = Purine and pyrimidine nucleotide metabolism in higher plants | journal = Journal of Plant Physiology | volume = 160 | issue = 11 | pages = 1271–95 | date = November 2003 | pmid = 14658380 | doi = 10.1078/0176-1617-01169 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。嘌呤以核苷的形式合成(碱基附着在核糖上)。腺嘌呤和鸟嘌呤都是由一磷酸核苷肌苷前体合成的&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid 22531138&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies O, Mendes P, Smallbone K, Malys N | title = Characterisation of multiple substrate-specific (d)ITP/(d)XTPase and modelling of deaminated purine nucleotide metabolism | journal = BMB Reports | volume = 45 | issue = 4 | pages = 259–64 | date = April 2012 | pmid = 22531138 | doi = 10.5483/BMBRep.2012.45.4.259 | url = http://wrap.warwick.ac.uk/49510/1/WRAP_Malys_%5B45-4%5D1204261917_%28259-264%29BMB_11-169.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而前体是由甘氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸的原子合成的，从辅酶四氢叶酸转移来的甲酸酯也是如此。另一方面，嘧啶是由磷酸基合成的，而磷酸基是由谷氨酰胺和天门冬氨酸形成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith JL | title = Enzymes of nucleotide synthesis | journal = Current Opinion in Structural Biology | volume = 5 | issue = 6 | pages = 752–7 | date = December 1995 | pmid = 8749362 | doi = 10.1016/0959-440X(95)80007-7 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==异种生物学和氧化还原代谢 ==&lt;br /&gt;
更多信息：异生物质代谢，药物代谢，酒精代谢和抗氧化剂&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的生物都不断地接触到它们不能进食的化合物，如果它们在细胞中积累这些化合物就会被伤害，因为它们没有新陈代谢功能。这些具有潜在破坏性的化合物被称为异生物质&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Testa B, Krämer SD | title = The biochemistry of drug metabolism--an introduction: part 1. Principles and overview | journal = Chemistry &amp;amp; Biodiversity | volume = 3 | issue = 10 | pages = 1053–101 | date = October 2006 | pmid = 17193224 | doi = 10.1002/cbdv.200690111 | s2cid = 28872968 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。合成药物、天然毒物和抗生素等异生物质是通过一系列异生物质代谢酶来解毒的。在人体中，这些酶包括细胞色素 P450氧化酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Danielson PB | title = The cytochrome P450 superfamily: biochemistry, evolution and drug metabolism in humans | journal = Current Drug Metabolism | volume = 3 | issue = 6 | pages = 561–97 | date = December 2002 | pmid = 12369887 | doi = 10.2174/1389200023337054 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;、UDP-葡萄糖醛酸转移酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = King CD, Rios GR, Green MD, Tephly TR | title = UDP-glucuronosyltransferases | journal = Current Drug Metabolism | volume = 1 | issue = 2 | pages = 143–61 | date = September 2000 | pmid = 11465080 | doi = 10.2174/1389200003339171 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;和谷胱甘肽 s- 转移酶。这套酶系统的作用分为三个阶段&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sheehan D, Meade G, Foley VM, Dowd CA | title = Structure, function and evolution of glutathione transferases: implications for classification of non-mammalian members of an ancient enzyme superfamily | journal = The Biochemical Journal | volume = 360 | issue = Pt 1 | pages = 1–16 | date = November 2001 | pmid = 11695986 | pmc = 1222196 | doi = 10.1042/0264-6021:3600001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，首先氧化异生物质(第一阶段) ，然后将水溶性基团共轭到分子上(第二阶段)。经过降解的水溶性异生物质随后会从细胞中泵出，对多细胞生物来说，还会在排出之前进一步代谢(第三阶段)。在生态学中，这些反应在微生物对污染物的生物降解以及污染土地和溢油的生物修复中尤为重要&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Galvão TC, Mohn WW, de Lorenzo V | title = Exploring the microbial biodegradation and biotransformation gene pool | journal = Trends in Biotechnology | volume = 23 | issue = 10 | pages = 497–506 | date = October 2005 | pmid = 16125262 | doi = 10.1016/j.tibtech.2005.08.002 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些微生物反应中有许多是与多细胞生物相同的，但是由于微生物种类的惊人多样性，这些微生物能够处理比多细胞生物更广泛的异生物质，甚至能够降解有机氯化合物等持久性有机污染物&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Janssen DB, Dinkla IJ, Poelarends GJ, Terpstra P | title = Bacterial degradation of xenobiotic compounds: evolution and distribution of novel enzyme activities | journal = Environmental Microbiology | volume = 7 | issue = 12 | pages = 1868–82 | date = December 2005 | pmid = 16309386 | doi = 10.1111/j.1462-2920.2005.00966.x | url = https://pure.rug.nl/ws/files/3623678/2005EnvironMicrobiolJanssen.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于好氧生物来说，一个相关的问题是氧化应激&amp;lt;ref name=Davies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies KJ | title = Oxidative stress: the paradox of aerobic life | journal = Biochemical Society Symposium | volume = 61 | issue =  | pages = 1–31 | year = 1995 | pmid = 8660387 | doi = 10.1042/bss0610001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这个过程包括氧化磷酸化和蛋白质折叠时二硫键的形成，它产生了活性氧类（如过氧化氢）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tu BP, Weissman JS | title = Oxidative protein folding in eukaryotes: mechanisms and consequences | journal = The Journal of Cell Biology | volume = 164 | issue = 3 | pages = 341–6 | date = February 2004 | pmid = 14757749 | pmc = 2172237 | doi = 10.1083/jcb.200311055 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些破坏性的氧化剂被抗氧化代谢物（如谷胱甘肽和酶）和酶（如过氧化氢酶和过氧化物酶）去除&amp;lt;ref name=Sies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sies H | title = Oxidative stress: oxidants and antioxidants | journal = Experimental Physiology | volume = 82 | issue = 2 | pages = 291–5 | date = March 1997 | pmid = 9129943 | doi = 10.1113/expphysiol.1997.sp004024 | s2cid = 20240552 | url = http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | access-date = 9 March 2007 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20090325001126/http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | archive-date = 25 March 2009 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Vertuani&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vertuani S, Angusti A, Manfredini S | title = The antioxidants and pro-antioxidants network: an overview | journal = Current Pharmaceutical Design | volume = 10 | issue = 14 | pages = 1677–94 | year = 2004 | pmid = 15134565 | doi = 10.2174/1381612043384655 | s2cid = 43713549 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==生命有机体的热力学 ==&lt;br /&gt;
更多信息：生物热力学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生命有机体一定会遵守热力学定律，该定律描述了热量和功的传递。热力学第二定律指出，在任何封闭系统中，熵的总量（混乱度）不会减少。尽管生物体惊人的复杂性似乎与这一定律相矛盾，但生命是可能的，因为它们是与环境交换物质和能量的开放系统。也就是说，生命系统并不处于平衡状态，而是耗散系统，它通过大量增加环境熵来维持其高度复杂的状态&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = von Stockar U, Liu J | title = Does microbial life always feed on negative entropy? Thermodynamic analysis of microbial growth | journal = Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics | volume = 1412 | issue = 3 | pages = 191–211 | date = August 1999 | pmid = 10482783 | doi = 10.1016/S0005-2728(99)00065-1 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。细胞的新陈代谢通过将分解代谢的自发过程和合成代谢的非自发过程进行耦合来实现这一点。从热力学的角度来看，新陈代谢通过制造混乱来维持秩序&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Demirel Y, Sandler SI | title = Thermodynamics and bioenergetics | journal = Biophysical Chemistry | volume = 97 | issue = 2–3 | pages = 87–111 | date = June 2002 | pmid = 12050002 | doi = 10.1016/S0301-4622(02)00069-8 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1006&amp;amp;context=chemengthermalmech }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==调控 ==&lt;br /&gt;
更多信息：代谢途径，代谢控制分析，激素，调节酶和细胞信号转导&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
由于大多数生物体的环境是不断变化的，因此它们必须对新陈代谢的反应进行精细的调节，以维持细胞内一系列恒定的条件，这种条件称为稳态&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Albert R | title = Scale-free networks in cell biology | journal = Journal of Cell Science | volume = 118 | issue = Pt 21 | pages = 4947–57 | date = November 2005 | pmid = 16254242 | doi = 10.1242/jcs.02714 | arxiv = q-bio/0510054 | s2cid = 3001195 | bibcode = 2005q.bio....10054A }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brand MD | title = Regulation analysis of energy metabolism | journal = The Journal of Experimental Biology | volume = 200 | issue = Pt 2 | pages = 193–202 | date = January 1997 | pmid = 9050227 | url = http://jeb.biologists.org/cgi/reprint/200/2/193 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。代谢调节也使生物体能够对信号作出反应，并与环境积极互动。有两个密切相关的概念对于理解“代谢途径是如何被控制的”十分重要&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Soyer OS, Salathé M, Bonhoeffer S | title = Signal transduction networks: topology, response and biochemical processes | journal = Journal of Theoretical Biology | volume = 238 | issue = 2 | pages = 416–25 | date = January 2006 | pmid = 16045939 | doi = 10.1016/j.jtbi.2005.05.030 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。首先，途径中酶的调节是指其活性如何响应信号从而增加和减少。其次，这种酶所施加的控制是指它的活性变化对通路的总体速率（通过通路的通量）的影响&amp;lt;ref name=&amp;quot;Salter&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Salter M, Knowles RG, Pogson CI | title = Metabolic control | journal = Essays in Biochemistry | volume = 28 | issue =  | pages = 1–12 | year = 1994 | pmid = 7925313 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。例如，一种酶可能表现出很大的活性变化(即它是高度受控的)，但如果这些变化对某一代谢途径的通量影响不大，那么这种酶就不参与该途径的控制&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Westerhoff HV, Groen AK, Wanders RJ | title = Modern theories of metabolic control and their applications (review) | journal = Bioscience Reports | volume = 4 | issue = 1 | pages = 1–22 | date = January 1984 | pmid = 6365197 | doi = 10.1007/BF01120819 | s2cid = 27791605 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Insulin glucose metabolism ZP.svg|thumb|right|upright=1.35|胰岛素对葡萄糖摄取和代谢的影响。胰岛素与其受体（1）结合，继而启动许多蛋白质激活级联反应（2）。其中包括：Glut-4转运蛋白向[[质膜]]的转运和葡萄糖的流入（3），[[糖原]]合成（4），[[糖酵解]]（5）和[[脂肪酸]]合成（6）。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢调节有多个层次。在内在调节中，代谢途径自我调节，以应对底物或产物数量的变化；例如，产物数量的减少可以增加通过该途径的通量以进行补偿&amp;lt;ref name=&amp;quot;Salter&amp;quot; /&amp;gt;。外在控制是指多细胞生物体中的一个细胞根据来自其他细胞的信号改变其代谢&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fell DA, Thomas S | title = Physiological control of metabolic flux: the requirement for multisite modulation | journal = The Biochemical Journal | volume = 311 ( Pt 1) | issue = Pt 1 | pages = 35–9 | date = October 1995 | pmid = 7575476 | pmc = 1136115 | doi = 10.1042/bj3110035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些信号通常以水溶性信使的形式出现（如激素和生长因子）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hendrickson WA | title = Transduction of biochemical signals across cell membranes | journal = Quarterly Reviews of Biophysics | volume = 38 | issue = 4 | pages = 321–30 | date = November 2005 | pmid = 16600054 | doi = 10.1017/S0033583506004136 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，并被细胞表面的特定受体检测到。然后，这些信号通过第二信使系统在细胞内传递，该系统通常涉及蛋白质的磷酸化&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cohen P | title = The regulation of protein function by multisite phosphorylation--a 25 year update | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 25 | issue = 12 | pages = 596–601 | date = December 2000 | pmid = 11116185 | doi = 10.1016/S0968-0004(00)01712-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一个非常好理解的外在控制的例子是激素胰岛素对葡萄糖代谢的调节&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lienhard GE, Slot JW, James DE, Mueckler MM | title = How cells absorb glucose | journal = Scientific American | volume = 266 | issue = 1 | pages = 86–91 | date = January 1992 | pmid = 1734513 | doi = 10.1038/scientificamerican0192-86 | bibcode = 1992SciAm.266a..86L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。胰岛素是在血糖升高时产生的。胰岛素与细胞上的胰岛素受体结合，然后激活一连串的蛋白激酶，使细胞吸收葡萄糖，并将其转化为储存分子（如脂肪酸和糖原）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Roach PJ | title = Glycogen and its metabolism | journal = Current Molecular Medicine | volume = 2 | issue = 2 | pages = 101–20 | date = March 2002 | pmid = 11949930 | doi = 10.2174/1566524024605761 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。糖原的新陈代谢受到分解糖原的磷酸化酶和制造糖原的糖原合成酶的活性控制。这些酶的调节方式是相互的，磷酸化作用抑制糖原合成酶，但激活磷酸化酶。胰岛素通过激活蛋白磷酸酶使这些酶的磷酸化程度降低，从而触发糖原合成&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Newgard CB, Brady MJ, O'Doherty RM, Saltiel AR | title = Organizing glucose disposal: emerging roles of the glycogen targeting subunits of protein phosphatase-1 | journal = Diabetes | volume = 49 | issue = 12 | pages = 1967–77 | date = December 2000 | pmid = 11117996 | doi = 10.2337/diabetes.49.12.1967 | url = http://diabetes.diabetesjournals.org/cgi/reprint/49/12/1967.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==演化 ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：分子进化与系统发育&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Tree of life int.svg|thumb|right|upright=1.8|演化树显示了来自全部三个生命领域的生物体的共同祖先。[[细菌]]呈蓝色，[[真核生物]]呈红色，[[古菌]]呈绿色。树木周围显示了一些门的相对位置。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
上述代谢的主要途径，如糖酵解和柠檬酸循环，存在于生物的全部三个领域中，并存在于最后的普遍共同祖先中。这种普遍的祖先细胞是原核生物&amp;lt;ref name=&amp;quot;SmithE&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Romano AH, Conway T | title = Evolution of carbohydrate metabolic pathways | journal = Research in Microbiology | volume = 147 | issue = 6–7 | pages = 448–55 | year = 1996 | pmid = 9084754 | doi = 10.1016/0923-2508(96)83998-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，也许是一种具有广泛的氨基酸、核苷酸、碳水化合物和脂质代谢的产烷菌&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |author=Koch A |title=How did bacteria come to be? |journal=Adv Microb Physiol |volume=40 |pages=353–99 |year=1998 |pmid=9889982 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60135-6 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027740-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ouzounis C, Kyrpides N | title = The emergence of major cellular processes in evolution | journal = FEBS Letters | volume = 390 | issue = 2 | pages = 119–23 | date = July 1996 | pmid = 8706840 | doi = 10.1016/0014-5793(96)00631-X | s2cid = 39128865 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在后来的进化过程中，这些古老的途径之所以得以保留，可能是因为这些反应为它们特定的代谢问题提供了最佳解决方案，这些途径（如糖酵解和三羧酸循环）以最少的步骤高效地产生它们的最终产物。最初的基于酶的代谢途径可能是嘌呤核苷酸代谢的一部分&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ebenhoh&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cascante&amp;quot; /&amp;gt;，而之前的代谢途径是远古RNA界的一部分&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Caetano-Anollés G, Kim HS, Mittenthal JE | title = The origin of modern metabolic networks inferred from phylogenomic analysis of protein architecture | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 22 | pages = 9358–63 | date = May 2007 | pmid = 17517598 | pmc = 1890499 | doi = 10.1073/pnas.0701214104 | bibcode = 2007PNAS..104.9358C }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人们提出了许多模型来描述新代谢途径的演变机制。其中包括将新的酶顺序添加到一个短的祖传途径，整个途径的复制和分化，吸纳原有的酶或者把这些机制组装成新的反应途径。这些机制的相对重要性尚不清楚&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schmidt S, Sunyaev S, Bork P, Dandekar T | title = Metabolites: a helping hand for pathway evolution? | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 28 | issue = 6 | pages = 336–41 | date = June 2003 | pmid = 12826406 | doi = 10.1016/S0968-0004(03)00114-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，但基因组研究表明，一条途径中的酶很可能有共同的祖先，这意味着许多途径是逐步进化而来的，途径中预先存在的步骤创造出了新的功能。另一种模型来自于追踪代谢网络中蛋白质结构演化的研究&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Light S, Kraulis P | title = Network analysis of metabolic enzyme evolution in Escherichia coli | journal = BMC Bioinformatics | volume = 5 | pages = 15 | date = February 2004 | pmid = 15113413 | pmc = 394313 | doi = 10.1186/1471-2105-5-15 }} {{cite journal | vauthors = Alves R, Chaleil RA, Sternberg MJ | title = Evolution of enzymes in metabolism: a network perspective | journal = Journal of Molecular Biology | volume = 320 | issue = 4 | pages = 751–70 | date = July 2002 | pmid = 12095253 | doi = 10.1016/S0022-2836(02)00546-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，它指出酶被普遍利用，生物体借用酶在不同的代谢途径中执行相似的功能(在 MANET 数据库中显而易见)&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kim HS, Mittenthal JE, Caetano-Anollés G | title = MANET: tracing evolution of protein architecture in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 351 | date = July 2006 | pmid = 16854231 | pmc = 1559654 | doi = 10.1186/1471-2105-7-351 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些征用过程导致了进化酶的嵌合&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Teichmann SA, Rison SC, Thornton JM, Riley M, Gough J, Chothia C | title = Small-molecule metabolism: an enzyme mosaic | journal = Trends in Biotechnology | volume = 19 | issue = 12 | pages = 482–6 | date = December 2001 | pmid = 11711174 | doi = 10.1016/S0167-7799(01)01813-3 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。第三种可能性是，新陈代谢的某些部分可能作为“模块”存在，可以在不同的途径中重复使用，并对不同的分子执行类似的功能&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Spirin V, Gelfand MS, Mironov AA, Mirny LA | title = A metabolic network in the evolutionary context: multiscale structure and modularity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 103 | issue = 23 | pages = 8774–9 | date = June 2006 | pmid = 16731630 | pmc = 1482654 | doi = 10.1073/pnas.0510258103 | bibcode = 2006PNAS..103.8774S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
除了新的代谢途径的进化，演化也会导致代谢功能的丧失。例如，在某些寄生物中，一些并非生存必需的代谢过程丢失了，而预先形成的氨基酸、核苷酸和碳水化合物可能会从寄主那里被清除&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lawrence JG | title = Common themes in the genome strategies of pathogens | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 584–8 | date = December 2005 | pmid = 16188434 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.007 }} {{cite journal | vauthors = Wernegreen JJ | title = For better or worse: genomic consequences of intracellular mutualism and parasitism | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 572–83 | date = December 2005 | pmid = 16230003 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.013 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在内共生生物体中也可以看到类似的代谢能力下降&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pál C, Papp B, Lercher MJ, Csermely P, Oliver SG, Hurst LD | title = Chance and necessity in the evolution of minimal metabolic networks | journal = Nature | volume = 440 | issue = 7084 | pages = 667–70 | date = March 2006 | pmid = 16572170 | doi = 10.1038/nature04568 | s2cid = 4424895 | bibcode = 2006Natur.440..667P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==调查和操纵 ==&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质方法，蛋白质组学，代谢组学和代谢网络建模&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:A thaliana metabolic network.png|thumb|upright=1.35|right|[[拟南芥]][[三羧酸循环]]的[[代谢网络]]。[[酶]]和[[代谢物]]显示为红色方块，它们之间的相互作用显示为黑线。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
传统上，新陈代谢的研究采用还原法，侧重于单一的新陈代谢途径。特别有价值的是在整个有机体、组织和细胞水平上使用放射性示踪剂，通过追踪携带放射性标记的中间物和产品来获知从前体到最终产品的路径&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rennie MJ | title = An introduction to the use of tracers in nutrition and metabolism | journal = The Proceedings of the Nutrition Society | volume = 58 | issue = 4 | pages = 935–44 | date = November 1999 | pmid = 10817161 | doi = 10.1017/S002966519900124X | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然后可以纯化催化这些化学反应的酶，并研究其动力学和对抑制剂的反应。一个并行的方法是识别细胞或组织中的小分子；这些分子的完整集合被称为代谢组。总的来说，这些研究可以很好地了解简单代谢途径的结构和功能，但当应用于更复杂的系统（如一个完整细胞的代谢时），这些研究是不够的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Phair RD | title = Development of kinetic models in the nonlinear world of molecular cell biology | journal = Metabolism | volume = 46 | issue = 12 | pages = 1489–95 | date = December 1997 | pmid = 9439549 | doi = 10.1016/S0026-0495(97)90154-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细胞中包含数千种不同酶的代谢网络，这种复杂性概念可以在右图中看到，右图显示了43种蛋白质和40种代谢物之间的相互作用: 基因组序列提供了包含26.500个基因的列表&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sterck L, Rombauts S, Vandepoele K, Rouzé P, Van de Peer Y | title = How many genes are there in plants (... and why are they there)? | journal = Current Opinion in Plant Biology | volume = 10 | issue = 2 | pages = 199–203 | date = April 2007 | pmid = 17289424 | doi = 10.1016/j.pbi.2007.01.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然而，现在能够利用这些基因组数据来重建完整的生化反应网络，并产生更全面的数学模型来解释和预测它们的行为。这些模型在用于整合通过经典方法获得的途径和代谢物数据以及蛋白质组学和DNA微阵列研究的基因表达数据时特别强大&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Borodina I, Nielsen J | title = From genomes to in silico cells via metabolic networks | journal = Current Opinion in Biotechnology | volume = 16 | issue = 3 | pages = 350–5 | date = June 2005 | pmid = 15961036 | doi = 10.1016/j.copbio.2005.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。利用这些技术&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gianchandani EP, Brautigan DL, Papin JA | title = Systems analyses characterize integrated functions of biochemical networks | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 31 | issue = 5 | pages = 284–91 | date = May 2006 | pmid = 16616498 | doi = 10.1016/j.tibs.2006.03.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，目前已经产生了一个人类代谢的模型，这将指导未来的药物发现和生化研究。这些模型现在被用于网络分析&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Duarte NC, Becker SA, Jamshidi N, Thiele I, Mo ML, Vo TD, Srivas R, Palsson BØ | display-authors = 6 | title = Global reconstruction of the human metabolic network based on genomic and bibliomic data | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 6 | pages = 1777–82 | date = February 2007 | pmid = 17267599 | pmc = 1794290 | doi = 10.1073/pnas.0610772104 | bibcode = 2007PNAS..104.1777D }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，将人类疾病划分为具有共同蛋白质或代谢物的群体&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Goh KI, Cusick ME, Valle D, Childs B, Vidal M, Barabási AL | title = The human disease network | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 21 | pages = 8685–90 | date = May 2007 | pmid = 17502601 | pmc = 1885563 | doi = 10.1073/pnas.0701361104 | bibcode = 2007PNAS..104.8685G }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lee DS, Park J, Kay KA, Christakis NA, Oltvai ZN, Barabási AL | title = The implications of human metabolic network topology for disease comorbidity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 105 | issue = 29 | pages = 9880–5 | date = July 2008 | pmid = 18599447 | pmc = 2481357 | doi = 10.1073/pnas.0802208105 | url = http://www.pnas.org/lookup/pmid?view=long&amp;amp;pmid=18599447 | bibcode = 2008PNAS..105.9880L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细菌代谢网络是蝴蝶结结构&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid15331224&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Csete M, Doyle J | title = Bow ties, metabolism and disease | journal = Trends in Biotechnology | volume = 22 | issue = 9 | pages = 446–50 | date = September 2004 | pmid = 15331224 | pmc =  | doi = 10.1016/j.tibtech.2004.07.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID12874056&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ma HW, Zeng AP | title = The connectivity structure, giant strong component and centrality of metabolic networks | journal = Bioinformatics | volume = 19 | issue = 11 | pages = 1423–30 | date = July 2003 | pmid = 12874056 | doi = 10.1093/bioinformatics/btg177 | citeseerx = 10.1.1.605.8964 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID16916470&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Zhao J, Yu H, Luo JH, Cao ZW, Li YX | title = Hierarchical modularity of nested bow-ties in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 386 | date = August 2006 | pmid = 16916470 | pmc = 1560398 | doi = 10.1186/1471-2105-7-386 | arxiv = q-bio/0605003 | bibcode = 2006q.bio.....5003Z }}&amp;lt;/ref&amp;gt;的一个突出例子，这种架构能够输入多种营养物质，并利用相对较少的中间通货生产出大量产品和复杂的大分子。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这些信息的一个主要技术应用是代谢工程学。在应用中，酵母、植物或细菌等生物体都可经过基因改造，使它们在生物技术方面更有用处，同时有助于生产抗生素等药物或工业化学品（如1,3- 丙二醇和莽草酸）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Thykaer J, Nielsen J | title = Metabolic engineering of beta-lactam production | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 1 | pages = 56–69 | date = January 2003 | pmid = 12749845 | doi = 10.1016/S1096-7176(03)00003-X }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = González-Pajuelo M, Meynial-Salles I, Mendes F, Andrade JC, Vasconcelos I, Soucaille P | title = Metabolic engineering of Clostridium acetobutylicum for the industrial production of 1,3-propanediol from glycerol | journal = Metabolic Engineering | volume = 7 | issue = 5–6 | pages = 329–36 | year = 2005 | pmid = 16095939 | doi = 10.1016/j.ymben.2005.06.001 | hdl-access = free | hdl = 10400.14/3388 }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krämer M, Bongaerts J, Bovenberg R, Kremer S, Müller U, Orf S, Wubbolts M, Raeven L | display-authors = 6 | title = Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 4 | pages = 277–83 | date = October 2003 | pmid = 14642355 | doi = 10.1016/j.ymben.2003.09.001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些基因改造通常旨在减少生产产品所使用的能源，提高产量和减少废物的产生&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Koffas M, Roberge C, Lee K, Stephanopoulos G | title = Metabolic engineering | journal = Annual Review of Biomedical Engineering | volume = 1 | issue =  | pages = 535–57 | year = 1999 | pmid = 11701499 | doi = 10.1146/annurev.bioeng.1.1.535 | s2cid = 11814282 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==历史 ==&lt;br /&gt;
更多信息：生物化学的历史和分子生物学的历史&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢这一术语源于法语“ métabolisme”或古希腊语 μταβoλλ -“Metabole”意为某种改变，它源自意为“去改变”的“ Metaballein”&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web|title=metabolism {{!}} Origin and meaning of metabolism by Online Etymology Dictionary|url=https://www.etymonline.com/word/metabolism|access-date=2020-07-23|website=www.etymonline.com|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Aristotle's metabolism.png|thumb|right|upright=1.4|亚里士多德Aristotle的新陈代谢是一个开放性的流动模型。]]&lt;br /&gt;
===希腊哲学 ===&lt;br /&gt;
亚里士多德的《动物的各部分》详细阐述了他关于新陈代谢的观点，以便建立一个开放性的流动模型。他认为，在这个过程的每个阶段，来自食物的物质都会发生转化，释放出的热量成为火的典型元素，残余物质以尿液、胆汁或粪便的形式排出体外&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author=Leroi, Armand Marie|url=https://archive.org/stream/lagoonhowaristot0000lero?ref=ol#page/402/mode/2up|title=The Lagoon: How Aristotle Invented Science|date=2014|publisher=Bloomsbury|isbn=978-1-4088-3622-4|location=|pages=400–401|authorlink=Armand Marie Leroi}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===伊斯兰医学 ===&lt;br /&gt;
伊本·纳菲斯 Ibn al-Nafis 在其公元1260年的著作《 Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah 》(《卡米尔关于先知传记的论述》)中描述了新陈代谢，其中包括以下短语: ”身体及其部分处于持续的溶解和营养状态，因此它们不可避免地要经历永久性的变化&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite conference | vauthors = Al-Roubi AS | date = 1982 | title = Ibn Al-Nafis as a philosopher | conference = Symposium on Ibn al-Nafis, Second International Conference on Islamic Medicine | publisher = Islamic Medical Organization | location = Kuwait }} (cf. Ibn al-Nafis As a Philosopher, Encyclopedia of Islamic World [1])&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===科学方法的应用 ===&lt;br /&gt;
新陈代谢的科学研究历史跨越了几个世纪，从早期研究中对动物整体的研究，到现代生物化学中对单个代谢反应的研究。 人类新陈代谢的第一个对照实验是由圣托里奥·桑托里奥 Santorio Santorio于1614年在他的著作《静态医学》中发表的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Eknoyan G | title = Santorio Sanctorius (1561-1636) - founding father of metabolic balance studies | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 226–33 | year = 1999 | pmid = 10213823 | doi = 10.1159/000013455 | s2cid = 32900603 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。他描述了自己在进食、睡觉、工作、性交、禁食、饮水和排泄前后的体重。他发现他摄入的大部分食物都是通过他所谓的“无知觉的汗液”流失的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:SantoriosMeal.jpg|thumb|right|upright=0.7|Santorio Santorio 在他的杆秤上，来自静态医学，1614年首次发表]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在早期的研究中，这些新陈代谢过程的机制还没有确定，人们认为一种生命力量是生命组织的活力&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|url=https://archive.org/details/historyofscience04willuoft/page/n7/mode/2up|title=Modern Development of the Chemical and Biological Sciences|vauthors=Williams HA|date=1904|publisher=Harper and Brothers|isbn=|series=A History of Science: in Five Volumes|volume=IV|location=New York|pages=184–185|access-date=26 March 2007}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。19世纪，路易-巴斯德Louis Pasteur 在研究酵母菌将糖发酵成酒精时，得出结论：发酵是由酵母细胞内的物质催化的，他称之为 &amp;quot;发酵物&amp;quot;。他写道：&amp;quot;酒精发酵是与酵母细胞的生命和组织有关的行为，而与细胞的死亡或腐烂无关&amp;quot;。这一发现&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Manchester KL | title = Louis Pasteur (1822-1895)--chance and the prepared mind | journal = Trends in Biotechnology | volume = 13 | issue = 12 | pages = 511–5 | date = December 1995 | pmid = 8595136 | doi = 10.1016/S0167-7799(00)89014-9 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;连同1828年弗里德里希-沃勒Friedrich Wöhler 发表的一篇关于尿素化学合成的论文&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kinne-Saffran E, Kinne RK | title = Vitalism and synthesis of urea. From Friedrich Wöhler to Hans A. Krebs | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 290–4 | year = 1999 | pmid = 10213830 | doi = 10.1159/000013463 | s2cid = 71727190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为是第一个完全由无机前体制备的有机化合物而引人注目。这证明了在细胞中发现的有机化合物和化学反应与化学的任何其他部分在原理上没有什么不同。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
爱德华·布赫纳（Eduard Buchner）在20世纪初发现了酶，从而将新陈代谢的化学反应研究与细胞的生物学研究分离开来，这标志着生物化学的开始&amp;lt;ref&amp;gt;Eduard Buchner's 1907 [http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1907/buchner-lecture.html Nobel lecture] at http://nobelprize.org Accessed 20 March 2007&amp;lt;/ref&amp;gt;。整个20世纪早期，生物化学知识的总量迅速增长。汉斯·克雷布斯（Hans Krebs）是这些现代生物化学家中最多产的一位，他对新陈代谢的研究做出了巨大的贡献。他发现了尿素循环&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg H | title = Krebs and his trinity of cycles | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 1 | issue = 3 | pages = 225–8 | date = December 2000 | pmid = 11252898 | doi = 10.1038/35043073 | s2cid = 28092593 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，后来又与 汉斯·科恩伯格（Hans Kornberg）合作，发现了三羧酸循环和乙醛酸循环。色谱、x射线衍射、核磁共振光谱、放射性同位素标记、电子显微镜和分子动力学模拟等新技术的发展极大地助力了现代生化研究&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |vauthors=Krebs HA, Henseleit K |title=Untersuchungen über die Harnstoffbildung im tierkorper |journal=Z. Physiol. Chem. |volume=210 |issue=1–2 |pages=33–66 |year=1932 |doi=10.1515/bchm2.1932.210.1-2.33}}&amp;lt;br /&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krebs HA, Johnson WA | title = Metabolism of ketonic acids in animal tissues | journal = The Biochemical Journal | volume = 31 | issue = 4 | pages = 645–60 | date = April 1937 | pmid = 16746382 | pmc = 1266984 | doi = 10.1042/bj0310645 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kornberg&amp;quot; /&amp;gt;。这些技术已经能够发现和详细分析细胞中的许多分子和代谢途径。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 另请参见 ==&lt;br /&gt;
{{Portal|Metabolism}}新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Anthropogenic metabolism}}人类新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Antimetabolite}}抗代谢物&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Basal metabolic rate}}基础代谢率&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Calorimetry}}量热学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Isothermal microcalorimetry}}等温微量热法&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Inborn errors of metabolism}}先天性代谢缺陷&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Iron–sulfur world hypothesis}}, Hypothetical scenario for the origin of life, ，a &amp;quot;metabolism first&amp;quot; theory of the [[origin of life]] 铁硫世界假说，生命起源的假想情景，一个&amp;quot;新陈代谢第一 &amp;quot;的生命起源理论&lt;br /&gt;
* {{anli|Metabolic disorder}}代谢紊乱&lt;br /&gt;
* [[Microphysiometry]]微观生理学&lt;br /&gt;
* {{anli|Primary nutritional groups}}主要营养组织&lt;br /&gt;
* {{annotated link|Respirometry}}呼吸测量法&lt;br /&gt;
* {{anli|Stream metabolism}}流代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Sulfur metabolism}}硫代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Specific dynamic action|Thermic effect of food}}食物的热效应&lt;br /&gt;
* {{anli|Urban metabolism}}城市代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Fluid balance|Water metabolism}}水代谢平衡&lt;br /&gt;
* {{anli|Overflow metabolism}}溢出代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Reactome}} Reactome  –生物途径数据库&lt;br /&gt;
* {{anli|KEGG}} 京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 参考资料ferences ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Reflist|30em}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 更多资料rther reading ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Library resources box&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |onlinebooks=yes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |by=no&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |lcheading=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |label=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Introductory'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Rose S, Mileusnic R | title = The Chemistry of Life. | publisher = Penguin Press Science | date = 1999 | isbn =  0-14-027273-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Schneider EC, Sagan D | title = Into the Cool: Energy Flow, Thermodynamics, and Life. | publisher = University of Chicago Press | date = 2005 | isbn = 0-226-73936-8}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Lane N | title = Oxygen: The Molecule that Made the World. | publisher = Oxford University Press | location= USA | date = 2004 | isbn = 0-19-860783-0 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
General information&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一般资料&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Advanced'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Price N, Stevens L | title = Fundamentals of Enzymology: Cell and Molecular Biology of Catalytic Proteins. | publisher = Oxford University Press | date = 1999 | isbn = 0-19-850229-X }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Berg J, Tymoczko J, Stryer L | title = Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and Company | date = 2002 | isbn = 0-7167-4955-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Cox M, Nelson DL | title = Lehninger Principles of Biochemistry. | publisher = Palgrave Macmillan | date = 2004 | isbn = 0-7167-4339-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Human metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人体新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | author-link1 = Thomas D. Brock | vauthors = Brock TD, Madigan MR, Martinko J, Parker J | title = Brock's Biology of Microorganisms. | publisher = Benjamin Cummings | date = 2002 | isbn = 0-13-066271-2 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Da Silva JJ, Williams RJ | title = The Biological Chemistry of the Elements: The Inorganic Chemistry of Life. | publisher = Clarendon Press | date = 1991 | isbn = 0-19-855598-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Nicholls DG, Ferguson SJ | title = Bioenergetics | publisher = Academic Press Inc. | date = 2002 | isbn = 0-12-518121-3 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Databases&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
数据库&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 外部链接ternal links ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wikiversity|Topic:Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{wikibooks}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wiktionary}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Commons category}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''General information'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{Britannica|377325|Metabolism (biology)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [https://web.archive.org/web/20050308172226/http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/MB1index.html The Biochemistry of Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sparknotes.com/testprep/books/sat2/biology/ Sparknotes SAT biochemistry] Overview of biochemistry. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sciencegateway.org/resources/biologytext/index.html MIT Biology Hypertextbook] Undergraduate-level guide to molecular biology.&lt;br /&gt;
2012年10月11日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Human metabolism'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://library.med.utah.edu/NetBiochem/titles.htm Topics in Medical Biochemistry] Guide to human metabolic pathways. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://themedicalbiochemistrypage.org/ THE Medical Biochemistry Page] Comprehensive resource on human metabolism.&amp;lt;br /&amp;gt;&lt;br /&gt;
'''Databases'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.expasy.org/cgi-bin/show_thumbnails.pl Flow Chart of Metabolic Pathways] at [[ExPASy]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.iubmb-nicholson.org/pdf/MetabolicPathways_6_17_04_.pdf IUBMB-Nicholson Metabolic Pathways Chart]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://bioinformatics.charite.de/supercyp/ SuperCYP: Database for Drug-Cytochrome-Metabolism]&lt;br /&gt;
'''Metabolic pathways'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map01100.html Metabolism reference Pathway]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/*/helios.bto.ed.ac.uk/bto/microbes/nitrogen.htm |date=* |title=The Nitrogen cycle and Nitrogen fixation }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycolysis enzymes}} &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Fructose and galactose metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycosaminoglycan metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycoprotein metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycolipid/sphingolipid metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Category:Underwater diving physiology&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 水下潜水生理学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;small&amp;gt;This page was moved from [[wikipedia:en:Metabolism]]. Its edit history can be viewed at [[新陈代谢/edithistory]]&amp;lt;/small&amp;gt;&amp;lt;/noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25189</id>
		<title>新陈代谢</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25189"/>
		<updated>2021-08-01T07:34:20Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：完成初稿&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条由Solitude初步翻译，由Fernando审校。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{short description|The set of life-sustaining chemical transformations within the cells of organisms }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Metabolism.png|thumb|细胞新陈代谢的简化图]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATP-3D-vdW.png|thumb|right|[[三磷酸腺苷]]的结构（ATP），它是能量代谢中的中枢中间体。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''新陈代谢'''（/məˈtæbəlɪzəm/，来自希腊语：μεταβολή metabolē，&amp;quot;变化&amp;quot;）是生物体内维持生命的[[化学反应]]。新陈代谢的三个主要目的是：将食物转化为能量以运行细胞过程；将食物/燃料转化为[[蛋白质]]、[[脂类]]、[[核酸]]和一些[[碳水化合物]]的构件；以及消除[[代谢废物]]。这些酶催化的反应使生物体得以生长和繁殖，维持其结构，并对其环境作出反应。（新陈代谢这个词也可以指生物体内发生的所有化学反应的总和，包括消化和物质在细胞内以及不同细胞之间的运输，在这种情况下，上述细胞内的一系列反应称为中间代谢或中级代谢）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢反应可分为[[分解代谢]]分解代谢-分解化合物(例如，通过[[细胞呼吸]]将葡萄糖分解为丙酮酸) ; 或合成代谢-合成化合物(例如蛋白质、碳水化合物、脂类和核酸)。通常，分解代谢释放能量，合成代谢消耗能量。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的化学反应被组织成代谢途径，在代谢途径中，一种化学物质通过一系列步骤转化为另一种化学物质，每一步都由特定的[[酶]]来推动。酶对新陈代谢至关重要，因为它们通过将生物体与释放能量的自发反应耦合，使生物体能够驱动需要能量的理想反应，而这些反应本身不会发生。酶起催化剂的作用——它们使反应进行得更快——它们还可以调节代谢反应的速率，例如对细胞环境的变化或其他细胞发出的信号作出反应。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
特定生物体的新陈代谢系统决定了哪些物质有营养，哪些有毒。例如，一些[[原核生物]]利用硫化氢作为营养物质，然而这种气体对动物是有毒的&amp;lt;ref name=&amp;quot;Physiology1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |author=Friedrich C |title=Physiology and genetics of sulfur-oxidizing bacteria |journal=Adv Microb Physiol |volume=39 |issue= |pages=235–89 |year=1998 |pmid=9328649 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60018-1 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027739-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。生物体的[[基础代谢率]]是所有这些化学反应所消耗能量的量度。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的一个显著特征是，不同物种之间的基本新陈代谢途径具有相似性&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pace NR | title = The universal nature of biochemistry | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 98 | issue = 3 | pages = 805–8 | date = January 2001 | pmid = 11158550 | pmc = 33372 | doi = 10.1073/pnas.98.3.805 | bibcode = 2001PNAS...98..805P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。例如，作为[[三羧酸循环]]中的中间体，最著名的一组羧酸存在于所有已知的生物体中，它们在单细胞细菌[[大肠杆菌]]和巨大的多细胞生物（如大象）中都能被找到&amp;lt;ref name=SmithE&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith E, Morowitz HJ | title = Universality in intermediary metabolism | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 101 | issue = 36 | pages = 13168–73 | date = September 2004 | pmid = 15340153 | pmc = 516543 | doi = 10.1073/pnas.0404922101 | bibcode = 2004PNAS..10113168S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。 这些代谢途径的相似性很可能是由于它们在演化史的早期出现，然后又因为它们的功效而保留下来&amp;lt;ref name=Ebenhoh&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ebenhöh O, Heinrich R | title = Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems | journal = Bulletin of Mathematical Biology | volume = 63 | issue = 1 | pages = 21–55 | date = January 2001 | pmid = 11146883 | doi = 10.1006/bulm.2000.0197 | s2cid = 44260374 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Meléndez-Hevia E, Waddell TG, Cascante M | title = The puzzle of the Krebs citric acid cycle: assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution | journal = Journal of Molecular Evolution | volume = 43 | issue = 3 | pages = 293–303 | date = September 1996 | pmid = 8703096 | doi = 10.1007/BF02338838 | s2cid = 19107073 | bibcode = 1996JMolE..43..293M }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。癌细胞的代谢也不同于正常细胞的代谢，这些差异可以用来寻找癌细胞治疗的靶点&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vander_Heiden_2017&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vander Heiden MG, DeBerardinis RJ | title = Understanding the Intersections between Metabolism and Cancer Biology | journal = Cell | volume = 168 | issue = 4 | pages = 657–669 | date = February 2017 | pmid = 28187287 | pmc = 5329766 | doi = 10.1016/j.cell.2016.12.039 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
== 关键的生物化学成分 ==&lt;br /&gt;
更多信息：生物分子，细胞（生物学）和生物化学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Trimyristin-3D-vdW.png|right|thumb|upright=1.15|[[三酰甘油脂]]的结构]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Human Metabolism - Pathways.jpg|thumb|这张图表描绘了人体新陈代谢的一系列途径。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
构成动物、植物和微生物的大部分结构由四种基本分子组成: 氨基酸、糖类化合物、核酸和脂类(通常称为脂肪)。由于这些分子对生命至关重要，新陈代谢反应要么专注于在构建细胞和组织的过程中制造这些分子，要么将这些分子作为能量来源并将其消化分解。这些生化物质可以结合在一起形成DNA和蛋白质之类的聚合物，它们都是生命必不可少的[[大分子聚合物]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Cooper|first=Geoffrey M.| name-list-style = vanc |date=2000|title=The Molecular Composition of Cells|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9879/|journal=The Cell: A Molecular Approach. 2nd Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&amp;lt;center&amp;gt;&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable “wikitable”&amp;quot; style=&amp;quot;“margin-left:&amp;quot; auto; margin-right: auto;”&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
!分子类型 !! [[单体]]形式的名称 !! [[聚合物]]形式的名称 !! 聚合物形态的例子&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| 氨基酸 || 氨基酸 ||[[蛋白质]](由多肽组成)&lt;br /&gt;
|[[纤维蛋白]]和[[球状蛋白]]&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| [[碳水化合物]] || [[单糖]] || [[多糖]] || [[淀粉]], [[糖原]] and [[纤维素]]&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| [[核酸]] || [[核苷酸]] || [[多核苷酸]] || [[DNA]] and [[RNA]]&amp;lt;br /&amp;gt;&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
===氨基酸和蛋白质===&lt;br /&gt;
蛋白质是由氨基酸组成的线性链，它们通过[[肽键]]连接在一起。许多蛋白质是在新陈代谢中催化化学反应的酶。其他蛋白质具有结构或机械功能，例如那些形成[[细胞骨架]]的蛋白质（细胞骨架是维持细胞形状的支架系统）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Michie KA, Löwe J | title = Dynamic filaments of the bacterial cytoskeleton | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 467–92 | year = 2006 | pmid = 16756499 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452 | s2cid = 4550126 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。蛋白质在[[细胞信号传导]]、[[免疫反应]]、[[细胞粘附]]、主动跨膜转运和[[细胞周期]]中也很重要&amp;lt;ref name=&amp;quot;Nelson&amp;quot;&amp;gt;{{cite book | last1 = Nelson | first1 = David L. | first2 = Michael M. | last2 = Cox | name-list-style = vanc | title = Lehninger Principles of Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and company | year = 2005 | location = New York | page = [https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 841] | isbn = 978-0-7167-4339-2 | url-access = registration | url = https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。氨基酸还通过提供碳源进入细胞三羧酸循环，促进细胞的能量代谢，&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kelleher JK, Bryan BM, Mallet RT, Holleran AL, Murphy AN, Fiskum G | title = Analysis of tricarboxylic acid-cycle metabolism of hepatoma cells by comparison of 14CO2 ratios | journal = The Biochemical Journal | volume = 246 | issue = 3 | pages = 633–9 | date = September 1987 | pmid = 3120698 | pmc = 1148327 | doi = 10.1042/bj2460633 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;尤其是在[[葡萄糖]]等主要能量来源匮乏或细胞发生代谢应激时&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hothersall JS, Ahmed A | title = Metabolic fate of the increased yeast amino Acid uptake subsequent to catabolite derepression | journal = Journal of Amino Acids | volume = 2013 | pages = 461901 | year = 2013 | pmid = 23431419 | pmc = 3575661 | doi = 10.1155/2013/461901 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===脂类 ===&lt;br /&gt;
脂类是最多样化的生物化学物质。它们的主要结构用途是作为[[生物膜]]内部和外部的一部分，如[[细胞膜]]，或作为能量来源&amp;lt;ref name=&amp;quot;Nelson&amp;quot; /&amp;gt;。脂类通常被定义为疏水性或两亲性的生物分子，但会溶解在有机溶剂中，如酒精、苯或氯仿。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fahy E, Subramaniam S, Brown HA, Glass CK, Merrill AH, Murphy RC, Raetz CR, Russell DW, Seyama Y, Shaw W, Shimizu T, Spener F, van Meer G, VanNieuwenhze MS, White SH, Witztum JL, Dennis EA | display-authors = 6 | title = A comprehensive classification system for lipids | journal = Journal of Lipid Research | volume = 46 | issue = 5 | pages = 839–61 | date = May 2005 | pmid = 15722563 | doi = 10.1194/jlr.E400004-JLR200 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;脂肪是一大类含有脂肪酸和甘油的化合物，一个甘油分子连接到三个脂肪酸酯即称为三酰甘油酯。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite web|title=Lipid nomenclature Lip-1 &amp;amp; Lip-2|url=https://www.qmul.ac.uk/sbcs/iupac/lipid/lip1n2.html#p11|access-date=2020-06-06|website=www.qmul.ac.uk}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这种基本结构存在一些变异，包括主骨(如鞘磷脂中到鞘氨醇)和亲水基(如磷脂中的磷酸盐)。[[类固醇]]，如[[固醇]]，是另一类主要的脂类&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|edition=8|title=Biochemistry|location=New York|isbn=978-1-4641-2610-9|oclc=913469736 | vauthors = Berg JM, Tymoczko JL, Gatto Jr GJ, Stryer L |date=8 April 2015|publisher=W. H. Freeman|pages=362}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===碳水化合物===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Glucose Fisher to Haworth.gif|thumb|upright=1.15|right|alt=The straight chain form consists of four C H O H groups linked in a row, capped at the ends by an aldehyde group C O H and a methanol group C H 2 O H.  To form the ring, the aldehyde group combines with the O H group of the next-to-last carbon at the other end, just before the methanol group.|葡萄糖可以以直链和环的形式存在。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物是醛或酮，带有许多羟基，能以直链或环的形式存在。碳水化合物是最丰富的生物分子，承担着许多作用，如能量的储存和运输（淀粉、糖原）和作为结构要件（植物的纤维素、动物的甲壳素）。基本的碳水化合物单位称为单糖&amp;lt;ref name=&amp;quot;Nelson&amp;quot; /&amp;gt;，包括半乳糖、果糖以及最重要的葡萄糖。单糖能以几乎无限多样的方式连接在一起形成多糖&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Raman R, Raguram S, Venkataraman G, Paulson JC, Sasisekharan R | title = Glycomics: an integrated systems approach to structure-function relationships of glycans | journal = Nature Methods | volume = 2 | issue = 11 | pages = 817–24 | date = November 2005 | pmid = 16278650 | doi = 10.1038/nmeth807 | s2cid = 4644919 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===核苷酸 ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
DNA和RNA这两种核酸是核苷酸的聚合物。每个核苷酸都是由一个磷酸连接到核糖或脱氧核糖糖基上形成的，而核糖或脱氧核糖糖基又连接到含氮碱基上。核酸对于遗传信息的储存和使用，以及通过转录和蛋白质生物合成过程对其进行解释至关重要。这些信息受到DNA修复机制的保护&amp;lt;ref name=&amp;quot;Nelson&amp;quot; /&amp;gt;，并通过DNA复制进行传播。许多病毒都有RNA基因组，如HIV病毒，它利用[[逆转录]]从其病毒RNA基因组中创建DNA模板。核糖体和核糖体等核糖体中的RNA类似于酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sierra S, Kupfer B, Kaiser R | title = Basics of the virology of HIV-1 and its replication | journal = Journal of Clinical Virology | volume = 34 | issue = 4 | pages = 233–44 | date = December 2005 | pmid = 16198625 | doi = 10.1016/j.jcv.2005.09.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为它可以催化化学反应。单个核苷是通过将核碱基连接到核糖上制成的。这些碱基是含氮的杂环，分为嘌呤或嘧啶。核苷酸还在代谢基团转移反应中充当辅酶&amp;lt;ref name=&amp;quot;Wimmer&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wimmer MJ, Rose IA | title = Mechanisms of enzyme-catalyzed group transfer reactions | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 47 | issue =  | pages = 1031–78 | year = 1978 | pmid = 354490 | doi = 10.1146/annurev.bi.47.070178.005123 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===辅酶===&lt;br /&gt;
[[File:Acetyl-CoA-2D.svg|thumb|right|upright=1.35|[[乙酰辅酶A]]结构。可转移的[[乙酰基]]与最左边的硫原子成键结合。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢涉及大量的化学反应，但大多数属于几种基本类型的反应，涉及原子的官能团及其键在分子内的转移。这种常见的化学反应使细胞能够用一小套代谢中间体在不同反应之间携带化学基团&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Mitchell P | title = The Ninth Sir Hans Krebs Lecture. Compartmentation and communication in living systems. Ligand conduction: a general catalytic principle in chemical, osmotic and chemiosmotic reaction systems | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 95 | issue = 1 | pages = 1–20 | date = March 1979 | pmid = 378655 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1979.tb12934.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些基团转移中间体称为辅酶&amp;lt;ref name=&amp;quot;Wimmer&amp;quot; /&amp;gt;。每一类基团转移反应都是由一种特定的辅酶进行的，它是一组产生它的酶和消耗它的酶的底物。因此，这些辅酶不断地被制造、消耗，然后循环利用&amp;lt;ref name=&amp;quot;Dimroth&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dimroth P, von Ballmoos C, Meier T | title = Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases. Fourth in the Cycles Review Series | journal = EMBO Reports | volume = 7 | issue = 3 | pages = 276–82 | date = March 2006 | pmid = 16607397 | pmc = 1456893 | doi = 10.1038/sj.embor.7400646 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中一种中心辅酶是三磷酸腺苷（ATP），它是细胞的通用能源货币。这种核苷酸在不同的化学反应之间传递化学能。细胞中只有少量的ATP，但由于ATP是不断再生的，所以人体每天可以使用大约相当于自身重量的ATP&amp;lt;ref name=&amp;quot;Dimroth&amp;quot; /&amp;gt;。ATP是分解代谢和合成代谢之间的桥梁。分解代谢分解分子，合成代谢则将它们组合在一起。分解反应产生ATP，合成代谢反应则消耗ATP。它也是磷酸化反应中磷酸基团的载体&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bonora M, Patergnani S, Rimessi A, De Marchi E, Suski JM, Bononi A, Giorgi C, Marchi S, Missiroli S, Poletti F, Wieckowski MR, Pinton P | display-authors = 6 | title = ATP synthesis and storage | journal = Purinergic Signalling | volume = 8 | issue = 3 | pages = 343–57 | date = September 2012 | pmid = 22528680 | pmc = 3360099 | doi = 10.1007/s11302-012-9305-8 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[维生素]]是一类细胞不能合成的微量有机化合物。在人体营养中，大多数维生素经过修饰后都具有辅酶的功能，例如，所有水溶性维生素在细胞中使用时都会被磷酸化或与核苷酸偶联&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Berg|first1=Jeremy M.|last2=Tymoczko|first2=John L.|last3=Stryer|first3=Lubert | name-list-style = vanc |date=2002|title=Vitamins Are Often Precursors to Coenzymes|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22549/|journal=Biochemistry. 5th Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。[[烟酰胺腺嘌呤二核苷酸]](NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;)是维生素B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt;(烟酸)的衍生物，它是一种重要的辅酶，起着氢接受器的作用。数百种不同类型的脱氢酶从其底物中去除电子，并将NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;还原成NADH。这种还原形式的辅酶是细胞中任何需要还原其底物的还原酶的底物。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在细胞中以两种相关形式存在&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pollak N, Dölle C, Ziegler M | title = The power to reduce: pyridine nucleotides--small molecules with a multitude of functions | journal = The Biochemical Journal | volume = 402 | issue = 2 | pages = 205–18 | date = March 2007 | pmid = 17295611 | pmc = 1798440 | doi = 10.1042/BJ20061638 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，即NADH和NADPH。NAD &amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH 形式在分解代谢反应中起重要作用，而 NADP &amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH 形式在分解代谢反应中起重要作用&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Fatih|first=Yildiz | name-list-style = vanc |title=Advances in food biochemistry|publisher=CRC Press|year=2009|isbn=978-1-4200-0769-5|location=Boca Raton|pages=228|oclc=607553259}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:1GZX Haemoglobin.png|thumb|upright=1.35|right|The structure of iron-containing [[hemoglobin]]. 含铁[[血红蛋白]]的结构。蛋白质亚基为红色和蓝色，含铁血红素基为绿色。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===矿物质和辅因子===&lt;br /&gt;
无机元素在新陈代谢中起着关键作用; 有些元素含量丰富(例如:钠和钾) ，而另一些元素则在微量浓度下发挥作用。人的体重约99%是由碳、氮、钙、钠、氯、钾、氢、磷、氧和硫等元素组成。有机化合物（蛋白质、脂类和碳水化合物）含有大部分的碳和氮；大部分的氧和氢以水的形式存在。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
丰富的无机元素可以电解质。最重要的离子是钠、钾、钙、镁、氯化物、磷酸盐和有机离子重碳酸盐。维持细胞膜上精确的离子梯度可以维持[[渗透压]]和 ph 值。离子对于神经和肌肉功能也是至关重要的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |date=| chapter = Electrolyte Balance | chapter-url=https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/26-3-electrolyte-balance/ | title = Anatomy and Physiology | publisher = OpenStax |access-date=23 June 2020 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为这些组织中的动作电位是由细胞外液和细胞液之间的电解质交换产生的。电解质通过细胞膜上称为离子通道的蛋白质进入和离开细胞&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Lodish |first1=Harvey |last2=Berk |first2=Arnold |last3=Zipursky |first3=S. Lawrence |last4=Matsudaira |first4=Paul |last5=Baltimore |first5=David |last6=Darnell |first6=James | name-list-style = vanc |date=2000| chapter =The Action Potential and Conduction of Electric Impulses|chapter-url= https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21668/ |title =Molecular Cell Biology | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。例如，肌肉收缩依赖于钙、钠和钾通过细胞膜和T管道中的离子通道的运动&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dulhunty AF | title = Excitation-contraction coupling from the 1950s into the new millennium | journal = Clinical and Experimental Pharmacology &amp;amp; Physiology | volume = 33 | issue = 9 | pages = 763–72 | date = September 2006 | pmid = 16922804 | doi = 10.1111/j.1440-1681.2006.04441.x | s2cid = 37462321 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
过渡金属通常以微量元素的形式存在于生物体内，其中锌和铁最为丰富&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Torres-Romero JC, Alvarez-Sánchez ME, Fernández-Martín K, Alvarez-Sánchez LC, Arana-Argáez V, Ramírez-Camacho M, Lara-Riegos J | chapter=Zinc Efflux in Trichomonas vaginalis: In Silico Identification and Expression Analysis of CDF-Like Genes|date=2018| title =Quantitative Models for Microscopic to Macroscopic Biological Macromolecules and Tissues|pages=149–168| veditors = Olivares-Quiroz L, Resendis-Antonio O |place=Cham|publisher=Springer International Publishing|language=en|doi=10.1007/978-3-319-73975-5_8|isbn=978-3-319-73975-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些金属元素在某些蛋白质中作为辅因子，是催化酶等酶和血红蛋白等氧载体蛋白活性所必需的金属辅因子。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Craig Will|first=Leonard Ashley | name-list-style = vanc |title=Manufacturing Engineering &amp;amp; Technology|publisher=Scientific e-Resources|year=2019|isbn=9781839472428|location=Waltham Abbey|pages=190–196}}&amp;lt;/ref&amp;gt;金属辅因子与蛋白质中的特定位点紧密结合，虽然在催化过程中酶的辅因子可以被改变，但在催化反应结束时，它们总是恢复到原来的状态。金属微量营养素由特定的转运体带入生物体内，不用时与储存蛋白如铁蛋白或金属硫蛋白结合&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cousins RJ, Liuzzi JP, Lichten LA | title = Mammalian zinc transport, trafficking, and signals | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 281 | issue = 34 | pages = 24085–9 | date = August 2006 | pmid = 16793761 | doi = 10.1074/jbc.R600011200 | url = https://www.jbc.org/content/281/34/24085 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dunn LL, Suryo Rahmanto Y, Richardson DR | title = Iron uptake and metabolism in the new millennium | journal = Trends in Cell Biology | volume = 17 | issue = 2 | pages = 93–100 | date = February 2007 | pmid = 17194590 | doi = 10.1016/j.tcb.2006.12.003 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
==分解代谢==&lt;br /&gt;
分解代谢是指分解大分子的一系列代谢过程。其中包括分解和氧化食物分子。分解代谢反应的目的是为构建分子的合成代谢反应提供所需的能量和成分。这些分解代谢反应的确切性质因生物体而异&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter| name-list-style = vanc |date=2002|chapter =How Cells Obtain Energy from Food|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26882/|title =Molecular Biology of the Cell | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，生物体可以根据它们的能量和碳的来源（其主要营养组）进行分类，如下表所示。有机养生物把有机分子作为能量来源，而岩养生物利用无机基质，光养生物利用阳光（获得化学能）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Raven|first=Ja| name-list-style = vanc |date=2009-09-03|title=Contributions of anoxygenic and oxygenic phototrophy and chemolithotrophy to carbon and oxygen fluxes in aquatic environments|url=http://www.int-res.com/abstracts/ame/v56/n2-3/p177-192/|journal=Aquatic Microbial Ecology|language=en|volume=56|pages=177–192|doi=10.3354/ame01315|issn=0948-3055|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。然而，所有这些不同形式的新陈代谢都依赖于氧化还原反应，这些反应涉及电子从还原的供体分子（如有机分子，水，氨，硫化氢或亚铁离子）转移到受体分子（如氧，硝酸盐或硫酸盐）。在动物中，这些反应涉及复杂的有机分子，它们被分解成更简单的分子，如二氧化碳和水。在诸如植物和蓝藻这样的光合生物体中，这些电子转移反应不释放能量，而是用来储存从阳光中吸收的能量&amp;lt;ref name=&amp;quot;Nelson2004&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Nelson N, Ben-Shem A | title = The complex architecture of oxygenic photosynthesis | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 5 | issue = 12 | pages = 971–82 | date = December 2004 | pmid = 15573135 | doi = 10.1038/nrm1525 | s2cid = 5686066 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable float-right&amp;quot;  style=&amp;quot;text-align:center; width:50%;&amp;quot;&lt;br /&gt;
|+根据新陈代谢方式对生物进行分类 &amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Madigan MT, Martinko JM |title=Brock Mikrobiologie|date=2006|publisher=Pearson Studium|isbn=3-8273-7187-2|edition=11., überarb. Aufl|location=München|pages=604, 621|oclc=162303067}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;|能量源 || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| 阳光 || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| photo- || rowspan=2 colspan=2 | &amp;amp;nbsp; || rowspan=&amp;quot;6&amp;quot; style=&amp;quot;background:#7fc31c;&amp;quot;| -troph&lt;br /&gt;
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|- style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot; &lt;br /&gt;
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|| 预生成分子 || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| chemo-&lt;br /&gt;
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| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| 电子供体 || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| [[有机化合物]] || rowspan=2 |  &amp;amp;nbsp; || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| organo- ||  rowspan=2 |  &amp;amp;nbsp;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot; &lt;br /&gt;
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|| [[无机化合物]] || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| litho-&lt;br /&gt;
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| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| 碳源 || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| [[有机化合物]] || rowspan=2 colspan=2 | &amp;amp;nbsp; || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| hetero-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-style = “ background: # fb805f; ”&lt;br /&gt;
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|| [[无机化合物]] || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| auto-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
动物中最常见的分解代谢反应可以分为三个主要阶段。在第一阶段，大的有机分子，如蛋白质，多糖或脂类，在细胞外被消化成较小的分子。接下来，这些较小的分子被细胞吸收并转化成更小的分子，通常是乙酰辅酶A (acetyl-CoA) ，并释放出一些能量。最后，辅酶 A 上的乙酰基在三羧酸循环和电子传递链中被氧化成水和二氧化碳，释放出储存的能量，将辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;）还原成NADH&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;/&amp;gt;。&lt;br /&gt;
===消化===&lt;br /&gt;
更多信息：消化和胃肠道&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
大分子不能直接被细胞处理。大分子必须先被分解成较小的单位，才能用于细胞代谢。不同类别的酶被用来消化这些聚合物。这些消化酶包括将蛋白质消化成氨基酸的蛋白酶，以及将多糖消化成单糖的糖苷水解酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Demirel, Yaşar|title=Energy : production, conversion, storage, conservation, and coupling|publisher=Springer|year=2016|isbn=978-3-319-29650-0|edition=Second|location=Lincoln|pages=431|oclc=945435943}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
微生物简单直接地将消化酶分泌到周围环境中&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Häse CC, Finkelstein RA | title = Bacterial extracellular zinc-containing metalloproteases | journal = Microbiological Reviews | volume = 57 | issue = 4 | pages = 823–37 | date = December 1993 | pmid = 8302217 | pmc = 372940 | doi = 10.1128/MMBR.57.4.823-837.1993 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gupta R, Gupta N, Rathi P | title = Bacterial lipases: an overview of production, purification and biochemical properties | journal = Applied Microbiology and Biotechnology | volume = 64 | issue = 6 | pages = 763–81 | date = June 2004 | pmid = 14966663 | doi = 10.1007/s00253-004-1568-8 | s2cid = 206934353 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而动物必须通过它们肠道(包括胃、胰腺和唾液腺)中的特定细胞分泌这些酶。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hoyle T | title = The digestive system: linking theory and practice | journal = British Journal of Nursing | volume = 6 | issue = 22 | pages = 1285–91 | year = 1997 | pmid = 9470654 | doi = 10.12968/bjon.1997.6.22.1285 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些细胞外酶释放的氨基酸或糖通过活性转运蛋白被泵入细胞内&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Souba WW, Pacitti AJ | title = How amino acids get into cells: mechanisms, models, menus, and mediators | journal = JPEN. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition | volume = 16 | issue = 6 | pages = 569–78 | year = 1992 | pmid = 1494216 | doi = 10.1177/0148607192016006569 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barrett MP, Walmsley AR, Gould GW | title = Structure and function of facilitative sugar transporters | journal = Current Opinion in Cell Biology | volume = 11 | issue = 4 | pages = 496–502 | date = August 1999 | pmid = 10449337 | doi = 10.1016/S0955-0674(99)80072-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Catabolism schematic.svg|thumb|left|upright=1.35|[[蛋白质]]，[[碳水化合物]]和[[脂肪]]分解代谢的简化概述 ]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===有机化合物的能量===&lt;br /&gt;
更多信息：细胞呼吸，发酵（生物化学），碳水化合物分解代谢，脂肪分解代谢和蛋白质分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物分解代谢是将碳水化合物分解成较小的单位的过程。碳水化合物一旦被消化成单糖，通常就被带入细胞。一旦进入细胞内&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bell GI, Burant CF, Takeda J, Gould GW | title = Structure and function of mammalian facilitative sugar transporters | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 268 | issue = 26 | pages = 19161–4 | date = September 1993 | pmid = 8366068 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，分解的主要途径就是糖酵解，其中糖（例如葡萄糖和果糖）被转化为丙酮酸并生成一些ATP。&amp;lt;ref name=Bouche&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bouché C, Serdy S, Kahn CR, Goldfine AB | title = The cellular fate of glucose and its relevance in type 2 diabetes | journal = Endocrine Reviews | volume = 25 | issue = 5 | pages = 807–30 | date = October 2004 | pmid = 15466941 | doi = 10.1210/er.2003-0026 | df = dmy-all | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;丙酮酸是几种代谢途径中的中间体，但大多数通过有氧（含氧）糖酵解转化为乙酰辅酶A并进入三羧酸循环。尽管在三羧酸循环中会产生更多的ATP，但最重要的产物是NADH，它是由 NAD &amp;lt; sup &amp;gt; +  在乙酰辅酶A被氧化后制成的。这种氧化释放出作为废物的二氧化碳。在厌氧条件下，糖酵解产生乳酸盐，即由乳酸脱氢酶将丙酮酸盐转化为乳酸盐，同时将NADH重新氧化为NAD &amp;lt; sup &amp;gt; +  再用于糖酵解。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Alfarouk KO, Verduzco D, Rauch C, Muddathir AK, Adil HH, Elhassan GO, Ibrahim ME, David Polo Orozco J, Cardone RA, Reshkin SJ, Harguindey S | display-authors = 6 | title = Glycolysis, tumor metabolism, cancer growth and dissemination. A new pH-based etiopathogenic perspective and therapeutic approach to an old cancer question | journal = Oncoscience | volume = 1 | issue = 12 | pages = 777–802 | date = 18 December 2014 | pmid = 25621294 | pmc = 4303887 | doi = 10.18632/oncoscience.109 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;葡萄糖分解的另一种途径是磷酸戊糖途径，它还原辅酶NADPH并产生戊糖，如核糖（核酸的糖成分）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪通过水解作用分解为游离脂肪酸和甘油。甘油进入糖酵解，脂肪酸被 β氧化分解，释放出乙酰辅酶A，然后进入三羧酸循环。脂肪酸在氧化时会释放比碳水化合物更多的能量，因为碳水化合物的结构中含有更多的氧。类固醇也会被一些细菌在类似于 β 氧化的过程中分解，这个分解过程会释放出大量的乙酰辅酶A、丙酰辅酶A和丙酮酸，它们都可以给细胞提供能量。结核杆菌也可以依靠脂质胆固醇这唯一的碳源生长，而且参与胆固醇利用途径的基因已经被证实在结核杆菌感染生命周期的不同阶段都是重要的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wipperman MF, Sampson NS, Thomas ST | title = Pathogen roid rage: cholesterol utilization by Mycobacterium tuberculosis | journal = Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology | volume = 49 | issue = 4 | pages = 269–93 | date = 2014 | pmid = 24611808 | pmc = 4255906 | doi = 10.3109/10409238.2014.895700 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸可以用来合成蛋白质和其他生物分子，也可以被氧化成尿素和二氧化碳从而提供能量&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sakami W, Harrington H | title = Amino Acid Metabolism | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 32 | issue =  | pages = 355–98 | year = 1963 | pmid = 14144484 | doi = 10.1146/annurev.bi.32.070163.002035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。氧化途径从转氨酶去除氨基酸上的氨基开始。氨基进入尿素循环，留下酮酸形式的脱氨基碳骨架。其中一些酮酸是三羧酸循环的中间产物，例如谷氨酸的脱氨反应形成 α- 酮戊二酸&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brosnan JT | title = Glutamate, at the interface between amino acid and carbohydrate metabolism | journal = The Journal of Nutrition | volume = 130 | issue = 4S Suppl | pages = 988S–90S | date = April 2000 | pmid = 10736367 | doi = 10.1093/jn/130.4.988S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。葡萄糖原氨基酸也可以通过糖异生作用转化为葡萄糖(具体内容见下文)&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Young VR, Ajami AM | title = Glutamine: the emperor or his clothes? | journal = The Journal of Nutrition | volume = 131 | issue = 9 Suppl | pages = 2449S–59S; discussion 2486S–7S | date = September 2001 | pmid = 11533293 | doi = 10.1093/jn/131.9.2449S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==能量转换==&lt;br /&gt;
===氧化磷酸化===&lt;br /&gt;
更多信息：氧化磷酸化，化学渗透和线粒体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氧化磷酸化中，通过如柠檬酸循环等代谢途径，电子从被消化吸收的食物分子上转移到氧气上，并将产生的能量以ATP的方式储存起来。在真核生物中，这一过程是通过线粒体膜上的一系列膜蛋白来完成的，被称为电子传递链。而在原核生物中，这些蛋白质存在于细胞的内膜中。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hosler JP, Ferguson-Miller S, Mills DA | title = Energy transduction: proton transfer through the respiratory complexes | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 165–87 | year = 2006 | pmid = 16756489 | pmc = 2659341 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.062003.101730 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些蛋白质利用电子从还原性分子(如NADH)传递到氧气所释放的能量来泵送质子穿过细胞膜&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schultz BE, Chan SI | title = Structures and proton-pumping strategies of mitochondrial respiratory enzymes | journal = Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure | volume = 30 | issue =  | pages = 23–65 | year = 2001 | pmid = 11340051 | doi = 10.1146/annurev.biophys.30.1.23 | url = https://authors.library.caltech.edu/1623/1/SCHarbbs01.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATPsyn.gif|thumb|right|[[ATP合成酶]]的作用机制。ATP 显示为红色，ADP 和磷酸显示为粉红色，转柄亚基显示为黑色]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
将质子泵出线粒体，会在膜上形成质子浓度差，产生电化学梯度。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Capaldi RA, Aggeler R | title = Mechanism of the F(1)F(0)-type ATP synthase, a biological rotary motor | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 27 | issue = 3 | pages = 154–60 | date = March 2002 | pmid = 11893513 | doi = 10.1016/S0968-0004(01)02051-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这种力量促使质子通过ATP合成酶的基座回到线粒体中。质子的流动使柄亚基旋转，从而改变合成酶域的活性位点的形状，使二磷酸腺苷磷酸化--变成ATP&amp;lt;ref name=&amp;quot;Dimroth&amp;quot; /&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===无机化合物的能量===&lt;br /&gt;
更多信息：微生物代谢和氮循环&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
化能无机营养是在原核生物中发现的一种新陈代谢，其能量来自于无机化合物的氧化。这些生物可以利用氢气、&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Friedrich B, Schwartz E | title = Molecular biology of hydrogen utilization in aerobic chemolithotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 47 | issue =  | pages = 351–83 | year = 1993 | pmid = 8257102 | doi = 10.1146/annurev.mi.47.100193.002031 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 还原硫化合物(如硫化物、硫化氢和硫代硫酸酯&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Weber KA, Achenbach LA, Coates JD | title = Microorganisms pumping iron: anaerobic microbial iron oxidation and reduction | journal = Nature Reviews. Microbiology | volume = 4 | issue = 10 | pages = 752–64 | date = October 2006 | pmid = 16980937 | doi = 10.1038/nrmicro1490 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1203&amp;amp;context=bioscifacpub | s2cid = 8528196 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;)或氨&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Jetten MS, Strous M, van de Pas-Schoonen KT, Schalk J, van Dongen UG, van de Graaf AA, Logemann S, Muyzer G, van Loosdrecht MC, Kuenen JG | display-authors = 6 | title = The anaerobic oxidation of ammonium | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 22 | issue = 5 | pages = 421–37 | date = December 1998 | pmid = 9990725 | doi = 10.1111/j.1574-6976.1998.tb00379.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;作为还原力的来源，它们从这些化合物与氧或亚硝酸盐等电子接受体的氧化作用中获得能量。这些微生物过程&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Simon J | title = Enzymology and bioenergetics of respiratory nitrite ammonification | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 26 | issue = 3 | pages = 285–309 | date = August 2002 | pmid = 12165429 | doi = 10.1111/j.1574-6976.2002.tb00616.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;在全球生物地球化学循环（如乙酰化、硝化和反硝化）中非常重要，对土壤肥力也很关键&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Conrad R | title = Soil microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO) | journal = Microbiological Reviews | volume = 60 | issue = 4 | pages = 609–40 | date = December 1996 | pmid = 8987358 | pmc = 239458 | doi = 10.1128/MMBR.60.4.609-640.1996 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barea JM, Pozo MJ, Azcón R, Azcón-Aguilar C | title = Microbial co-operation in the rhizosphere | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 56 | issue = 417 | pages = 1761–78 | date = July 2005 | pmid = 15911555 | doi = 10.1093/jxb/eri197 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===光能 ===&lt;br /&gt;
更多信息：光养，光磷酸化和叶绿体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
阳光中的能量被植物、蓝藻、紫细菌、绿硫细菌和一些原生生物所吸收。这个过程通常与二氧化碳转化为有机化合物相结合，这是光合作用的一部分，下文将对此进行讨论。然而，原核生物的能量捕获和碳固定系统可以单独运作，因为紫色细菌和绿硫细菌可以利用阳光作为能源，同时在碳固定和有机化合物发酵之间转换&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = van der Meer MT, Schouten S, Bateson MM, Nübel U, Wieland A, Kühl M, de Leeuw JW, Sinninghe Damsté JS, Ward DM | display-authors = 6 | title = Diel variations in carbon metabolism by green nonsulfur-like bacteria in alkaline siliceous hot spring microbial mats from Yellowstone National Park | journal = Applied and Environmental Microbiology | volume = 71 | issue = 7 | pages = 3978–86 | date = July 2005 | pmid = 16000812 | pmc = 1168979 | doi = 10.1128/AEM.71.7.3978-3986.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tichi MA, Tabita FR | title = Interactive control of Rhodobacter capsulatus redox-balancing systems during phototrophic metabolism | journal = Journal of Bacteriology | volume = 183 | issue = 21 | pages = 6344–54 | date = November 2001 | pmid = 11591679 | pmc = 100130 | doi = 10.1128/JB.183.21.6344-6354.2001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在许多生物体中，太阳能的获取在原理上类似于氧化磷酸化，因为它涉及到以质子浓度梯度的形式储存能量。这种质子动力驱动 ATP 的合成&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter | name-list-style = vanc |date=2002|chapter =Energy Conversion: Mitochondria and Chloroplasts|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21063/|title =Molecular Biology of the Cell. 4th edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。驱动这种电子传递链所需的电子来自于聚光蛋白质，这种蛋白质被叫做光合反应中心。根据存在的光合色素的性质，反应中心分为两种类型。大多数光合细菌只有一种类型，而植物和蓝藻有两种类型&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Allen JP, Williams JC | title = Photosynthetic reaction centers | journal = FEBS Letters | volume = 438 | issue = 1–2 | pages = 5–9 | date = October 1998 | pmid = 9821949 | doi = 10.1016/S0014-5793(98)01245-9 | s2cid = 21596537 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在植物、藻类和蓝藻中，光系统 II 利用光能将电子从水中移走，释放出氧气。然后电子流向细胞色素b6f蛋白复合体，后者利用它们的能量穿过叶绿体中的类囊体膜，泵入质子&amp;lt;ref name=Nelson2004/&amp;gt;。这些质子在驱动ATP合成酶时通过膜向后移动，就像之前一样。然后电子流经光系统I，可以用来减少辅酶NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Munekage Y, Hashimoto M, Miyake C, Tomizawa K, Endo T, Tasaka M, Shikanai T | title = Cyclic electron flow around photosystem I is essential for photosynthesis | journal = Nature | volume = 429 | issue = 6991 | pages = 579–82 | date = June 2004 | pmid = 15175756 | doi = 10.1038/nature02598 | bibcode = 2004Natur.429..579M | s2cid = 4421776 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些辅酶可用于[[卡尔文循环]](下文将对此进行讨论)，或被循环用于进一步生成ATP。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==合成代谢==&lt;br /&gt;
更多信息：合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''合成代谢'''是一系列建设性的新陈代谢过程，在这一系列过程中分解代谢所释放的能量被用来合成复杂的分子。一般来说，组成细胞结构的复杂分子是由小而简单的前体逐步构成的。合成代谢包括三个基本阶段。首先是氨基酸、单糖、异戊二烯和核苷酸等前体的产生，其次是利用ATP产生的能量将它们活化成活性形式，第三是将这些前体组装成复杂的分子，如蛋白质、多糖、脂质和核酸&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;{{cite web|last=Mandal|first=Ananya| name-list-style = vanc |date=2009-11-26|title=What is Anabolism?|url=https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Anabolism.aspx|access-date=2020-07-04|website=News-Medical.net|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体的合成代谢根据其细胞中构建分子的来源而有所不同。植物等自养生物可以在细胞中利用二氧化碳和水等简单分子中构建复杂的有机分子（如多糖和蛋白质）。而异养生物则需要更复杂的物质来源（如单糖和氨基酸）才能产生这些复杂的分子。生物可以根据其能量的最终来源进一步分类: 光自养生物和光异养生物从光中获得能量，而化能自养生物和化能异养生物从无机氧化反应中获得能量&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===碳固定 ===&lt;br /&gt;
更多信息：光合作用，碳固定和化学合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Plagiomnium affine laminazellen.jpeg|thumb|含叶绿体（绿色）的植物细胞（以紫色壁为边界），叶绿体是光合作用的部位]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
光合作用就是依靠阳光和二氧化碳(CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;)合成碳水化合物。在植物中，蓝细菌和藻类的含氧光合作用使水分解，排出氧气。如前所述，这一过程利用光合反应中心产生的ATP和NADPH将CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;转化为三磷酸甘油酯，然后再转化为葡萄糖。这个固碳反应作为卡尔文-本森Calvin – Benson 循环的一部分是在RuBisCO酶的催化下进行的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Miziorko HM, Lorimer GH | title = Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 52 | issue =  | pages = 507–35 | year = 1983 | pmid = 6351728 | doi = 10.1146/annurev.bi.52.070183.002451 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。植物有三种类型的光合作用:C3固碳、C4固碳和CAM光合作用。它们的不同之处在于二氧化碳进入卡尔文循环的路径不同，C3植物直接固定二氧化碳，而C4和CAM植物首先将二氧化碳吸收到其他化合物中，以适应强烈的阳光和干燥的环境&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dodd AN, Borland AM, Haslam RP, Griffiths H, Maxwell K | title = Crassulacean acid metabolism: plastic, fantastic | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 53 | issue = 369 | pages = 569–80 | date = April 2002 | pmid = 11886877 | doi = 10.1093/jexbot/53.369.569 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在能够光合作用的原核生物中，碳固定的机制更加多样。对它们而言，二氧化碳可以通过Calvin– Benson循环、反向三羧酸循环&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hügler M, Wirsen CO, Fuchs G, Taylor CD, Sievert SM | title = Evidence for autotrophic CO2 fixation via the reductive tricarboxylic acid cycle by members of the epsilon subdivision of proteobacteria | journal = Journal of Bacteriology | volume = 187 | issue = 9 | pages = 3020–7 | date = May 2005 | pmid = 15838028 | pmc = 1082812 | doi = 10.1128/JB.187.9.3020-3027.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;或乙酰辅酶A的羧化作用得到固定。原核化能自养生物也通过Calvin– Benson环固定CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; &amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Strauss G, Fuchs G | title = Enzymes of a novel autotrophic CO2 fixation pathway in the phototrophic bacterium Chloroflexus aurantiacus, the 3-hydroxypropionate cycle | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 215 | issue = 3 | pages = 633–43 | date = August 1993 | pmid = 8354269 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1993.tb18074.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，但它们利用无机化合物的能量来驱动反应&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Shively JM, van Keulen G, Meijer WG | title = Something from almost nothing: carbon dioxide fixation in chemoautotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 52 | issue =  | pages = 191–230 | year = 1998 | pmid = 9891798 | doi = 10.1146/annurev.micro.52.1.191 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===碳水化合物和聚糖 ===&lt;br /&gt;
更多信息：糖异生，乙醛酸循环，糖异生和糖基化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在碳水化合物合成代谢过程中，简单的有机酸可转化为葡萄糖等单糖，再用于合成淀粉等多糖。由丙酮酸、乳酸、甘油、3-磷酸甘油酸和氨基酸等化合物生成葡萄糖称为葡萄糖异生。糖异生作用通过一系列中间产物将丙酮酸转化为葡萄糖-6-磷酸，其中许多中间产物与糖酵解过程相同&amp;lt;ref name=Bouche/&amp;gt;。然而，这一途径并不是简单的糖酵解逆向运行，因为有几个步骤是由非糖酵解酶催化的。这很重要，因为它使得葡萄糖的形成和分解可以分别被调节，而且防止了两条途径在无效循环中同时运行&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Boiteux A, Hess B | title = Design of glycolysis | journal = Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences | volume = 293 | issue = 1063 | pages = 5–22 | date = June 1981 | pmid = 6115423 | doi = 10.1098/rstb.1981.0056 | doi-access = free | bibcode = 1981RSPTB.293....5B }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pilkis SJ, el-Maghrabi MR, Claus TH | title = Fructose-2,6-bisphosphate in control of hepatic gluconeogenesis. From metabolites to molecular genetics | journal = Diabetes Care | volume = 13 | issue = 6 | pages = 582–99 | date = June 1990 | pmid = 2162755 | doi = 10.2337/diacare.13.6.582 | s2cid = 44741368 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然脂肪是储存能量的一种常见方式，但在脊椎动物(如人类)体内储存的脂肪酸不能通过葡萄糖异生作用转化为葡萄糖，因为这些生物不能将乙酰辅酶A转化为丙酮酸;植物有必要的酶催化机制，而动物没有&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ensign&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ensign SA | title = Revisiting the glyoxylate cycle: alternate pathways for microbial acetate assimilation | journal = Molecular Microbiology | volume = 61 | issue = 2 | pages = 274–6 | date = July 2006 | pmid = 16856935 | doi = 10.1111/j.1365-2958.2006.05247.x | s2cid = 39986630 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。因此，在长期饥饿后，脊椎动物需要从脂肪酸中产生酮体，以取代大脑等不能代谢脂肪酸的组织中的葡萄糖。在其他生物体如植物和细菌中，这个代谢问题是靠乙醛酸循环来解决的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Finn PF, Dice JF | title = Proteolytic and lipolytic responses to starvation | journal = Nutrition | volume = 22 | issue = 7–8 | pages = 830–44 | year = 2006 | pmid = 16815497 | doi = 10.1016/j.nut.2006.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。乙醛酸循环绕过三羧酸循环中的脱羧步骤，并将乙酰辅酶a转化为草酰乙酸，在那里它可以用来生产葡萄糖。除了脂肪&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ensign&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kornberg&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg HL, Krebs HA | title = Synthesis of cell constituents from C2-units by a modified tricarboxylic acid cycle | journal = Nature | volume = 179 | issue = 4568 | pages = 988–91 | date = May 1957 | pmid = 13430766 | doi = 10.1038/179988a0 | s2cid = 40858130 | bibcode = 1957Natur.179..988K }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，葡萄糖也作为一种能量资源储存在大多数组织中，一般会通过它的糖化来维持血液中的葡萄糖水平&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Evans|first1=Rhys D.|last2=Heather|first2=Lisa C. | name-list-style = vanc |date=June 2016|title=Metabolic pathways and abnormalities|journal=Surgery (Oxford)|volume=34|issue=6|pages=266–272|doi=10.1016/j.mpsur.2016.03.010|issn=0263-9319|url=https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:84c0a8e7-38e9-4de2-ba19-9f129a07987a}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
多糖和聚糖是在糖基转移酶作用下，将单糖从活性糖-磷酸盐供体（如尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-Glc)）依次加入到生长中的多糖的受体羟基上形成的。由于底物环上的任何羟基都可以作为受体，所以产生的多糖会有直链或支链结构&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Freeze|first1=Hudson H. | name-list-style = vanc | chapter =Glycosylation Precursors|date=2015|url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK453043/| title = Essentials of Glycobiology|editor-last=Varki|editor-first=Ajit|edition=3rd|place=Cold Spring Harbor (NY)|publisher=Cold Spring Harbor Laboratory Press|pmid=28876856|access-date=2020-07-08|last2=Hart|first2=Gerald W.|last3=Schnaar|first3=Ronald L.|doi=10.1101/glycobiology.3e.005 |doi-broken-date=1 November 2020 |editor2-last=Cummings|editor2-first=Richard D.|editor3-last=Esko|editor3-first=Jeffrey D.|editor4-last=Stanley|editor4-first=Pamela }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。产生的多糖本身具有结构或代谢功能，还可以通过低聚糖转移酶转移到脂质和蛋白质中&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Opdenakker G, Rudd PM, Ponting CP, Dwek RA | title = Concepts and principles of glycobiology | journal = FASEB Journal | volume = 7 | issue = 14 | pages = 1330–7 | date = November 1993 | pmid = 8224606 | doi = 10.1096/fasebj.7.14.8224606 | s2cid = 10388991 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = McConville MJ, Menon AK | title = Recent developments in the cell biology and biochemistry of glycosylphosphatidylinositol lipids (review) | journal = Molecular Membrane Biology | volume = 17 | issue = 1 | pages = 1–16 | year = 2000 | pmid = 10824734 | doi = 10.1080/096876800294443 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===脂肪酸，类异戊二烯和固醇===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：脂肪酸合成和类固醇代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Sterol synthesis.svg|thumb|right|upright=1.6|具有中间体[[异戊烯基焦磷酸酯]]（IPP），[[二甲基烯丙基焦磷酸酯]]（DMAPP），[[香叶基焦磷酸酯]]（GPP）和[[角鲨烯的类固醇]]合成途径的简化版本。为了清晰起见，省略了一些中间步骤。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸是由脂肪酸合成酶聚合并还原乙酰辅酶A单元制成的。脂肪酸中的酰基链通过一些反应的循环得以延伸，这些反应包括:添加酰基，将其还原为醇，脱水成烯烃基团，然后再还原为烷烃基团。脂肪酸生物合成的酶可以分为两类：在动物和真菌中，所有脂肪酸合成酶的反应都是由单一的多功能I型蛋白来完成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Chirala SS, Wakil SJ | title = Structure and function of animal fatty acid synthase | journal = Lipids | volume = 39 | issue = 11 | pages = 1045–53 | date = November 2004 | pmid = 15726818 | doi = 10.1007/s11745-004-1329-9 | s2cid = 4043407 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而在植物的质体和细菌中，则由单独的II型酶来完成每一步&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = White SW, Zheng J, Zhang YM | title = The structural biology of type II fatty acid biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 74 | issue =  | pages = 791–831 | year = 2005 | pmid = 15952903 | doi = 10.1146/annurev.biochem.74.082803.133524 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ohlrogge JB, Jaworski JG | title = Regulation of Fatty Acid Synthesis | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 48 | issue =  | pages = 109–136 | date = June 1997 | pmid = 15012259 | doi = 10.1146/annurev.arplant.48.1.109 | s2cid = 46348092 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
萜烯和异戊二烯是一大类脂类，包括类胡萝卜素，也是最大的一类植物天然产品&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dubey VS, Bhalla R, Luthra R | title = An overview of the non-mevalonate pathway for terpenoid biosynthesis in plants | journal = Journal of Biosciences | volume = 28 | issue = 5 | pages = 637–46 | date = September 2003 | pmid = 14517367 | doi = 10.1007/BF02703339 | url = http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | url-status = dead | s2cid = 27523830 | archive-url = https://web.archive.org/web/20070415213325/http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | df =  | archive-date = 15 April 2007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些化合物是由反应性前体焦磷酸异戊烯酯和焦磷酸二甲基烯丙基酯所提供的异戊二烯单元组装和改性而成。这些前体可以靠不同的途径制造&amp;lt;ref name=Kuzuyama&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kuzuyama T, Seto H | title = Diversity of the biosynthesis of the isoprene units | journal = Natural Product Reports | volume = 20 | issue = 2 | pages = 171–83 | date = April 2003 | pmid = 12735695 | doi = 10.1039/b109860h }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在动物和古生物中，甲戊二酸途径从乙酰辅酶A产生这些化合物&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Grochowski LL, Xu H, White RH | title = Methanocaldococcus jannaschii uses a modified mevalonate pathway for biosynthesis of isopentenyl diphosphate | journal = Journal of Bacteriology | volume = 188 | issue = 9 | pages = 3192–8 | date = May 2006 | pmid = 16621811 | pmc = 1447442 | doi = 10.1128/JB.188.9.3192-3198.2006 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而在植物和细菌中，非甲戊二酸途径使用丙酮酸和甘油醛3-磷酸作为底物。使用这些活化的异戊二烯供体的一个重要反应是固醇的生物合成&amp;lt;ref name=Kuzuyama/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lichtenthaler HK | title = The 1-Deoxy-D-Xylulose-5-Phosphate Pathway of Isoprenoid Biosynthesis in Plants | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 50 | issue =  | pages = 47–65 | date = June 1999 | pmid = 15012203 | doi = 10.1146/annurev.arplant.50.1.47 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在该反应中，异戊二烯单元连接在一起，制成角鲨烯，然后折叠起来形成一组环，制成羊毛固醇&amp;lt;ref name=Schroepfer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schroepfer GJ | title = Sterol biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 50 | issue =  | pages = 585–621 | year = 1981 | pmid = 7023367 | doi = 10.1146/annurev.bi.50.070181.003101 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。羊毛固醇随后可转化为其他固醇，如胆固醇和麦角固醇&amp;lt;ref name=Schroepfer/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lees ND, Skaggs B, Kirsch DR, Bard M | title = Cloning of the late genes in the ergosterol biosynthetic pathway of Saccharomyces cerevisiae--a review | journal = Lipids | volume = 30 | issue = 3 | pages = 221–6 | date = March 1995 | pmid = 7791529 | doi = 10.1007/BF02537824 | s2cid = 4019443 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===蛋白质类 ===&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质生物合成和氨基酸合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体合成这20种常见氨基酸的能力各不相同。大多数细菌和植物都能合成这20种氨基酸，但哺乳动物只能合成11种非必需氨基酸，因此必须从食物中获得9种必需氨基酸&amp;lt;ref name=&amp;quot;Nelson&amp;quot; /&amp;gt;。所有的氨基酸都是由糖酵解、三羧酸循环或磷酸戊糖途径的中间产物合成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Himmelreich R, Hilbert H, Plagens H, Pirkl E, Li BC, Herrmann R | title = Complete sequence analysis of the genome of the bacterium Mycoplasma pneumoniae | journal = Nucleic Acids Research | volume = 24 | issue = 22 | pages = 4420–49 | date = November 1996 | pmid = 8948633 | pmc = 146264 | doi = 10.1093/nar/24.22.4420 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。氮由谷氨酸和谷氨酰胺提供。非关键氨基酸的合成取决于适当的α-酮酸的形成，它可以转氨基形成氨基酸&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1 = Guyton |first1 = Arthur C. | first2 = John E. | last2 = Hall | name-list-style = vanc |title=Textbook of Medical Physiology |url=https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu |url-access=limited |publisher=Elsevier |year=2006 |location=Philadelphia |pages=[https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu/page/n889 855]–6 |isbn=978-0-7216-0240-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸通过肽键链连接成蛋白质。每种不同的蛋白质都有一个独特的氨基酸残基序列：这就是它的主要结构。就像字母表的字母可以组合成无穷无尽的各种单词一样，氨基酸也能以不同的序列连接起来，形成种类繁多的蛋白质。蛋白质是由氨基酸制成的，这些氨基酸通过酯键附着在转运RNA(tRNA)分子上而被激活。氨基酰tRNA前体是在靠氨基酰tRNA合成酶进行的ATP依赖性反应中产生的.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ibba M, Söll D | title = The renaissance of aminoacyl-tRNA synthesis | journal = EMBO Reports | volume = 2 | issue = 5 | pages = 382–7 | date = May 2001 | pmid = 11375928 | pmc = 1083889 | doi = 10.1093/embo-reports/kve095 | url = http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid={A158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0} | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20110501181419/http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid=%7BA158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0%7D | df =  | archive-date = 1 May 2011 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然后，这种氨基酰tRNA成为核糖体的底物，核糖体利用信使RNA中的序列信息将氨基酸连接到伸长的蛋白质链上&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lengyel P, Söll D | title = Mechanism of protein biosynthesis | journal = Bacteriological Reviews | volume = 33 | issue = 2 | pages = 264–301 | date = June 1969 | pmid = 4896351 | pmc = 378322 | doi = 10.1128/MMBR.33.2.264-301.1969 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===核苷酸的合成和补救途径 ===&lt;br /&gt;
更多信息：核苷酸补救途径，嘧啶的生物合成和嘌呤§代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸由氨基酸、二氧化碳和甲酸在需要大量代谢能量的途径中生成&amp;lt;ref name=Rudolph&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rudolph FB | title = The biochemistry and physiology of nucleotides | journal = The Journal of Nutrition | volume = 124 | issue = 1 Suppl | pages = 124S–127S | date = January 1994 | pmid = 8283301 | doi = 10.1093/jn/124.suppl_1.124S }} {{cite journal | vauthors = Zrenner R, Stitt M, Sonnewald U, Boldt R | title = Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants | journal = Annual Review of Plant Biology | volume = 57 | issue =  | pages = 805–36 | year = 2006 | pmid = 16669783 | doi = 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。因此，大多数生物体都有有效的系统来挽救预先形成的核苷酸&amp;lt;ref name=Rudolph/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Stasolla C, Katahira R, Thorpe TA, Ashihara H | title = Purine and pyrimidine nucleotide metabolism in higher plants | journal = Journal of Plant Physiology | volume = 160 | issue = 11 | pages = 1271–95 | date = November 2003 | pmid = 14658380 | doi = 10.1078/0176-1617-01169 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。嘌呤以核苷的形式合成(碱基附着在核糖上)。腺嘌呤和鸟嘌呤都是由一磷酸核苷肌苷前体合成的&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid 22531138&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies O, Mendes P, Smallbone K, Malys N | title = Characterisation of multiple substrate-specific (d)ITP/(d)XTPase and modelling of deaminated purine nucleotide metabolism | journal = BMB Reports | volume = 45 | issue = 4 | pages = 259–64 | date = April 2012 | pmid = 22531138 | doi = 10.5483/BMBRep.2012.45.4.259 | url = http://wrap.warwick.ac.uk/49510/1/WRAP_Malys_%5B45-4%5D1204261917_%28259-264%29BMB_11-169.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而前体是由甘氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸的原子合成的，从辅酶四氢叶酸转移来的甲酸酯也是如此。另一方面，嘧啶是由磷酸基合成的，而磷酸基是由谷氨酰胺和天门冬氨酸形成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith JL | title = Enzymes of nucleotide synthesis | journal = Current Opinion in Structural Biology | volume = 5 | issue = 6 | pages = 752–7 | date = December 1995 | pmid = 8749362 | doi = 10.1016/0959-440X(95)80007-7 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==异种生物学和氧化还原代谢 ==&lt;br /&gt;
更多信息：异生物质代谢，药物代谢，酒精代谢和抗氧化剂&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的生物都不断地接触到它们不能进食的化合物，如果它们在细胞中积累这些化合物就会被伤害，因为它们没有新陈代谢功能。这些具有潜在破坏性的化合物被称为异生物质&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Testa B, Krämer SD | title = The biochemistry of drug metabolism--an introduction: part 1. Principles and overview | journal = Chemistry &amp;amp; Biodiversity | volume = 3 | issue = 10 | pages = 1053–101 | date = October 2006 | pmid = 17193224 | doi = 10.1002/cbdv.200690111 | s2cid = 28872968 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。合成药物、天然毒物和抗生素等异生物质是通过一系列异生物质代谢酶来解毒的。在人体中，这些酶包括细胞色素 P450氧化酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Danielson PB | title = The cytochrome P450 superfamily: biochemistry, evolution and drug metabolism in humans | journal = Current Drug Metabolism | volume = 3 | issue = 6 | pages = 561–97 | date = December 2002 | pmid = 12369887 | doi = 10.2174/1389200023337054 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;、UDP-葡萄糖醛酸转移酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = King CD, Rios GR, Green MD, Tephly TR | title = UDP-glucuronosyltransferases | journal = Current Drug Metabolism | volume = 1 | issue = 2 | pages = 143–61 | date = September 2000 | pmid = 11465080 | doi = 10.2174/1389200003339171 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;和谷胱甘肽 s- 转移酶。这套酶系统的作用分为三个阶段&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sheehan D, Meade G, Foley VM, Dowd CA | title = Structure, function and evolution of glutathione transferases: implications for classification of non-mammalian members of an ancient enzyme superfamily | journal = The Biochemical Journal | volume = 360 | issue = Pt 1 | pages = 1–16 | date = November 2001 | pmid = 11695986 | pmc = 1222196 | doi = 10.1042/0264-6021:3600001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，首先氧化异生物质(第一阶段) ，然后将水溶性基团共轭到分子上(第二阶段)。经过降解的水溶性异生物质随后会从细胞中泵出，对多细胞生物来说，还会在排出之前进一步代谢(第三阶段)。在生态学中，这些反应在微生物对污染物的生物降解以及污染土地和溢油的生物修复中尤为重要&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Galvão TC, Mohn WW, de Lorenzo V | title = Exploring the microbial biodegradation and biotransformation gene pool | journal = Trends in Biotechnology | volume = 23 | issue = 10 | pages = 497–506 | date = October 2005 | pmid = 16125262 | doi = 10.1016/j.tibtech.2005.08.002 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些微生物反应中有许多是与多细胞生物相同的，但是由于微生物种类的惊人多样性，这些微生物能够处理比多细胞生物更广泛的异生物质，甚至能够降解有机氯化合物等持久性有机污染物&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Janssen DB, Dinkla IJ, Poelarends GJ, Terpstra P | title = Bacterial degradation of xenobiotic compounds: evolution and distribution of novel enzyme activities | journal = Environmental Microbiology | volume = 7 | issue = 12 | pages = 1868–82 | date = December 2005 | pmid = 16309386 | doi = 10.1111/j.1462-2920.2005.00966.x | url = https://pure.rug.nl/ws/files/3623678/2005EnvironMicrobiolJanssen.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于好氧生物来说，一个相关的问题是氧化应激&amp;lt;ref name=Davies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies KJ | title = Oxidative stress: the paradox of aerobic life | journal = Biochemical Society Symposium | volume = 61 | issue =  | pages = 1–31 | year = 1995 | pmid = 8660387 | doi = 10.1042/bss0610001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这个过程包括氧化磷酸化和蛋白质折叠时二硫键的形成，它产生了活性氧类（如过氧化氢）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tu BP, Weissman JS | title = Oxidative protein folding in eukaryotes: mechanisms and consequences | journal = The Journal of Cell Biology | volume = 164 | issue = 3 | pages = 341–6 | date = February 2004 | pmid = 14757749 | pmc = 2172237 | doi = 10.1083/jcb.200311055 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些破坏性的氧化剂被抗氧化代谢物（如谷胱甘肽和酶）和酶（如过氧化氢酶和过氧化物酶）去除&amp;lt;ref name=Sies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sies H | title = Oxidative stress: oxidants and antioxidants | journal = Experimental Physiology | volume = 82 | issue = 2 | pages = 291–5 | date = March 1997 | pmid = 9129943 | doi = 10.1113/expphysiol.1997.sp004024 | s2cid = 20240552 | url = http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | access-date = 9 March 2007 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20090325001126/http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | archive-date = 25 March 2009 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Vertuani&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vertuani S, Angusti A, Manfredini S | title = The antioxidants and pro-antioxidants network: an overview | journal = Current Pharmaceutical Design | volume = 10 | issue = 14 | pages = 1677–94 | year = 2004 | pmid = 15134565 | doi = 10.2174/1381612043384655 | s2cid = 43713549 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==生命有机体的热力学 ==&lt;br /&gt;
更多信息：生物热力学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生命有机体一定会遵守热力学定律，该定律描述了热量和功的传递。热力学第二定律指出，在任何封闭系统中，熵的总量（混乱度）不会减少。尽管生物体惊人的复杂性似乎与这一定律相矛盾，但生命是可能的，因为它们是与环境交换物质和能量的开放系统。也就是说，生命系统并不处于平衡状态，而是耗散系统，它通过大量增加环境熵来维持其高度复杂的状态&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = von Stockar U, Liu J | title = Does microbial life always feed on negative entropy? Thermodynamic analysis of microbial growth | journal = Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics | volume = 1412 | issue = 3 | pages = 191–211 | date = August 1999 | pmid = 10482783 | doi = 10.1016/S0005-2728(99)00065-1 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。细胞的新陈代谢通过将分解代谢的自发过程和合成代谢的非自发过程进行耦合来实现这一点。从热力学的角度来看，新陈代谢通过制造混乱来维持秩序&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Demirel Y, Sandler SI | title = Thermodynamics and bioenergetics | journal = Biophysical Chemistry | volume = 97 | issue = 2–3 | pages = 87–111 | date = June 2002 | pmid = 12050002 | doi = 10.1016/S0301-4622(02)00069-8 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1006&amp;amp;context=chemengthermalmech }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==调控 ==&lt;br /&gt;
更多信息：代谢途径，代谢控制分析，激素，调节酶和细胞信号转导&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
由于大多数生物体的环境是不断变化的，因此它们必须对新陈代谢的反应进行精细的调节，以维持细胞内一系列恒定的条件，这种条件称为稳态&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Albert R | title = Scale-free networks in cell biology | journal = Journal of Cell Science | volume = 118 | issue = Pt 21 | pages = 4947–57 | date = November 2005 | pmid = 16254242 | doi = 10.1242/jcs.02714 | arxiv = q-bio/0510054 | s2cid = 3001195 | bibcode = 2005q.bio....10054A }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brand MD | title = Regulation analysis of energy metabolism | journal = The Journal of Experimental Biology | volume = 200 | issue = Pt 2 | pages = 193–202 | date = January 1997 | pmid = 9050227 | url = http://jeb.biologists.org/cgi/reprint/200/2/193 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。代谢调节也使生物体能够对信号作出反应，并与环境积极互动。有两个密切相关的概念对于理解“代谢途径是如何被控制的”十分重要&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Soyer OS, Salathé M, Bonhoeffer S | title = Signal transduction networks: topology, response and biochemical processes | journal = Journal of Theoretical Biology | volume = 238 | issue = 2 | pages = 416–25 | date = January 2006 | pmid = 16045939 | doi = 10.1016/j.jtbi.2005.05.030 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。首先，途径中酶的调节是指其活性如何响应信号从而增加和减少。其次，这种酶所施加的控制是指它的活性变化对通路的总体速率（通过通路的通量）的影响&amp;lt;ref name=&amp;quot;Salter&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Salter M, Knowles RG, Pogson CI | title = Metabolic control | journal = Essays in Biochemistry | volume = 28 | issue =  | pages = 1–12 | year = 1994 | pmid = 7925313 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。例如，一种酶可能表现出很大的活性变化(即它是高度受控的)，但如果这些变化对某一代谢途径的通量影响不大，那么这种酶就不参与该途径的控制&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Westerhoff HV, Groen AK, Wanders RJ | title = Modern theories of metabolic control and their applications (review) | journal = Bioscience Reports | volume = 4 | issue = 1 | pages = 1–22 | date = January 1984 | pmid = 6365197 | doi = 10.1007/BF01120819 | s2cid = 27791605 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Insulin glucose metabolism ZP.svg|thumb|right|upright=1.35|胰岛素对葡萄糖摄取和代谢的影响。胰岛素与其受体（1）结合，继而启动许多蛋白质激活级联反应（2）。其中包括：Glut-4转运蛋白向[[质膜]]的转运和葡萄糖的流入（3），[[糖原]]合成（4），[[糖酵解]]（5）和[[脂肪酸]]合成（6）。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢调节有多个层次。在内在调节中，代谢途径自我调节，以应对底物或产物数量的变化；例如，产物数量的减少可以增加通过该途径的通量以进行补偿&amp;lt;ref name=&amp;quot;Salter&amp;quot; /&amp;gt;。外在控制是指多细胞生物体中的一个细胞根据来自其他细胞的信号改变其代谢&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fell DA, Thomas S | title = Physiological control of metabolic flux: the requirement for multisite modulation | journal = The Biochemical Journal | volume = 311 ( Pt 1) | issue = Pt 1 | pages = 35–9 | date = October 1995 | pmid = 7575476 | pmc = 1136115 | doi = 10.1042/bj3110035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些信号通常以水溶性信使的形式出现（如激素和生长因子）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hendrickson WA | title = Transduction of biochemical signals across cell membranes | journal = Quarterly Reviews of Biophysics | volume = 38 | issue = 4 | pages = 321–30 | date = November 2005 | pmid = 16600054 | doi = 10.1017/S0033583506004136 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，并被细胞表面的特定受体检测到。然后，这些信号通过第二信使系统在细胞内传递，该系统通常涉及蛋白质的磷酸化&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cohen P | title = The regulation of protein function by multisite phosphorylation--a 25 year update | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 25 | issue = 12 | pages = 596–601 | date = December 2000 | pmid = 11116185 | doi = 10.1016/S0968-0004(00)01712-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一个非常好理解的外在控制的例子是激素胰岛素对葡萄糖代谢的调节&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lienhard GE, Slot JW, James DE, Mueckler MM | title = How cells absorb glucose | journal = Scientific American | volume = 266 | issue = 1 | pages = 86–91 | date = January 1992 | pmid = 1734513 | doi = 10.1038/scientificamerican0192-86 | bibcode = 1992SciAm.266a..86L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。胰岛素是在血糖升高时产生的。胰岛素与细胞上的胰岛素受体结合，然后激活一连串的蛋白激酶，使细胞吸收葡萄糖，并将其转化为储存分子（如脂肪酸和糖原）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Roach PJ | title = Glycogen and its metabolism | journal = Current Molecular Medicine | volume = 2 | issue = 2 | pages = 101–20 | date = March 2002 | pmid = 11949930 | doi = 10.2174/1566524024605761 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。糖原的新陈代谢受到分解糖原的磷酸化酶和制造糖原的糖原合成酶的活性控制。这些酶的调节方式是相互的，磷酸化作用抑制糖原合成酶，但激活磷酸化酶。胰岛素通过激活蛋白磷酸酶使这些酶的磷酸化程度降低，从而触发糖原合成&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Newgard CB, Brady MJ, O'Doherty RM, Saltiel AR | title = Organizing glucose disposal: emerging roles of the glycogen targeting subunits of protein phosphatase-1 | journal = Diabetes | volume = 49 | issue = 12 | pages = 1967–77 | date = December 2000 | pmid = 11117996 | doi = 10.2337/diabetes.49.12.1967 | url = http://diabetes.diabetesjournals.org/cgi/reprint/49/12/1967.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==演化 ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：分子进化与系统发育&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Tree of life int.svg|thumb|right|upright=1.8|演化树显示了来自全部三个生命领域的生物体的共同祖先。[[细菌]]呈蓝色，[[真核生物]]呈红色，[[古菌]]呈绿色。树木周围显示了一些门的相对位置。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
上述代谢的主要途径，如糖酵解和柠檬酸循环，存在于生物的全部三个领域中，并存在于最后的普遍共同祖先中。这种普遍的祖先细胞是原核生物&amp;lt;ref name=&amp;quot;SmithE&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Romano AH, Conway T | title = Evolution of carbohydrate metabolic pathways | journal = Research in Microbiology | volume = 147 | issue = 6–7 | pages = 448–55 | year = 1996 | pmid = 9084754 | doi = 10.1016/0923-2508(96)83998-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，也许是一种具有广泛的氨基酸、核苷酸、碳水化合物和脂质代谢的产烷菌&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |author=Koch A |title=How did bacteria come to be? |journal=Adv Microb Physiol |volume=40 |pages=353–99 |year=1998 |pmid=9889982 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60135-6 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027740-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ouzounis C, Kyrpides N | title = The emergence of major cellular processes in evolution | journal = FEBS Letters | volume = 390 | issue = 2 | pages = 119–23 | date = July 1996 | pmid = 8706840 | doi = 10.1016/0014-5793(96)00631-X | s2cid = 39128865 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在后来的进化过程中，这些古老的途径之所以得以保留，可能是因为这些反应为它们特定的代谢问题提供了最佳解决方案，这些途径（如糖酵解和三羧酸循环）以最少的步骤高效地产生它们的最终产物。最初的基于酶的代谢途径可能是嘌呤核苷酸代谢的一部分&amp;lt;ref name=&amp;quot;Ebenhoh&amp;quot; /&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Cascante&amp;quot; /&amp;gt;，而之前的代谢途径是远古RNA界的一部分&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Caetano-Anollés G, Kim HS, Mittenthal JE | title = The origin of modern metabolic networks inferred from phylogenomic analysis of protein architecture | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 22 | pages = 9358–63 | date = May 2007 | pmid = 17517598 | pmc = 1890499 | doi = 10.1073/pnas.0701214104 | bibcode = 2007PNAS..104.9358C }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人们提出了许多模型来描述新代谢途径的演变机制。其中包括将新的酶顺序添加到一个短的祖传途径，整个途径的复制和分化，吸纳原有的酶或者把这些机制组装成新的反应途径。这些机制的相对重要性尚不清楚&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schmidt S, Sunyaev S, Bork P, Dandekar T | title = Metabolites: a helping hand for pathway evolution? | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 28 | issue = 6 | pages = 336–41 | date = June 2003 | pmid = 12826406 | doi = 10.1016/S0968-0004(03)00114-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，但基因组研究表明，一条途径中的酶很可能有共同的祖先，这意味着许多途径是逐步进化而来的，途径中预先存在的步骤创造出了新的功能。另一种模型来自于追踪代谢网络中蛋白质结构演化的研究&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Light S, Kraulis P | title = Network analysis of metabolic enzyme evolution in Escherichia coli | journal = BMC Bioinformatics | volume = 5 | pages = 15 | date = February 2004 | pmid = 15113413 | pmc = 394313 | doi = 10.1186/1471-2105-5-15 }} {{cite journal | vauthors = Alves R, Chaleil RA, Sternberg MJ | title = Evolution of enzymes in metabolism: a network perspective | journal = Journal of Molecular Biology | volume = 320 | issue = 4 | pages = 751–70 | date = July 2002 | pmid = 12095253 | doi = 10.1016/S0022-2836(02)00546-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，它指出酶被普遍利用，生物体借用酶在不同的代谢途径中执行相似的功能(在 MANET 数据库中显而易见)&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kim HS, Mittenthal JE, Caetano-Anollés G | title = MANET: tracing evolution of protein architecture in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 351 | date = July 2006 | pmid = 16854231 | pmc = 1559654 | doi = 10.1186/1471-2105-7-351 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些征用过程导致了进化酶的嵌合&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Teichmann SA, Rison SC, Thornton JM, Riley M, Gough J, Chothia C | title = Small-molecule metabolism: an enzyme mosaic | journal = Trends in Biotechnology | volume = 19 | issue = 12 | pages = 482–6 | date = December 2001 | pmid = 11711174 | doi = 10.1016/S0167-7799(01)01813-3 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。第三种可能性是，新陈代谢的某些部分可能作为“模块”存在，可以在不同的途径中重复使用，并对不同的分子执行类似的功能&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Spirin V, Gelfand MS, Mironov AA, Mirny LA | title = A metabolic network in the evolutionary context: multiscale structure and modularity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 103 | issue = 23 | pages = 8774–9 | date = June 2006 | pmid = 16731630 | pmc = 1482654 | doi = 10.1073/pnas.0510258103 | bibcode = 2006PNAS..103.8774S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
除了新的代谢途径的进化，演化也会导致代谢功能的丧失。例如，在某些寄生物中，一些并非生存必需的代谢过程丢失了，而预先形成的氨基酸、核苷酸和碳水化合物可能会从寄主那里被清除&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lawrence JG | title = Common themes in the genome strategies of pathogens | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 584–8 | date = December 2005 | pmid = 16188434 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.007 }} {{cite journal | vauthors = Wernegreen JJ | title = For better or worse: genomic consequences of intracellular mutualism and parasitism | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 572–83 | date = December 2005 | pmid = 16230003 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.013 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在内共生生物体中也可以看到类似的代谢能力下降&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pál C, Papp B, Lercher MJ, Csermely P, Oliver SG, Hurst LD | title = Chance and necessity in the evolution of minimal metabolic networks | journal = Nature | volume = 440 | issue = 7084 | pages = 667–70 | date = March 2006 | pmid = 16572170 | doi = 10.1038/nature04568 | s2cid = 4424895 | bibcode = 2006Natur.440..667P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==调查和操纵 ==&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质方法，蛋白质组学，代谢组学和代谢网络建模&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:A thaliana metabolic network.png|thumb|upright=1.35|right|[[拟南芥]][[三羧酸循环]]的[[代谢网络]]。[[酶]]和[[代谢物]]显示为红色方块，它们之间的相互作用显示为黑线。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
传统上，新陈代谢的研究采用还原法，侧重于单一的新陈代谢途径。特别有价值的是在整个有机体、组织和细胞水平上使用放射性示踪剂，通过追踪携带放射性标记的中间物和产品来获知从前体到最终产品的路径&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rennie MJ | title = An introduction to the use of tracers in nutrition and metabolism | journal = The Proceedings of the Nutrition Society | volume = 58 | issue = 4 | pages = 935–44 | date = November 1999 | pmid = 10817161 | doi = 10.1017/S002966519900124X | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然后可以纯化催化这些化学反应的酶，并研究其动力学和对抑制剂的反应。一个并行的方法是识别细胞或组织中的小分子；这些分子的完整集合被称为代谢组。总的来说，这些研究可以很好地了解简单代谢途径的结构和功能，但当应用于更复杂的系统（如一个完整细胞的代谢时），这些研究是不够的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Phair RD | title = Development of kinetic models in the nonlinear world of molecular cell biology | journal = Metabolism | volume = 46 | issue = 12 | pages = 1489–95 | date = December 1997 | pmid = 9439549 | doi = 10.1016/S0026-0495(97)90154-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细胞中包含数千种不同酶的代谢网络，这种复杂性概念可以在右图中看到，右图显示了43种蛋白质和40种代谢物之间的相互作用: 基因组序列提供了包含26.500个基因的列表&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sterck L, Rombauts S, Vandepoele K, Rouzé P, Van de Peer Y | title = How many genes are there in plants (... and why are they there)? | journal = Current Opinion in Plant Biology | volume = 10 | issue = 2 | pages = 199–203 | date = April 2007 | pmid = 17289424 | doi = 10.1016/j.pbi.2007.01.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然而，现在能够利用这些基因组数据来重建完整的生化反应网络，并产生更全面的数学模型来解释和预测它们的行为。这些模型在用于整合通过经典方法获得的途径和代谢物数据以及蛋白质组学和DNA微阵列研究的基因表达数据时特别强大&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Borodina I, Nielsen J | title = From genomes to in silico cells via metabolic networks | journal = Current Opinion in Biotechnology | volume = 16 | issue = 3 | pages = 350–5 | date = June 2005 | pmid = 15961036 | doi = 10.1016/j.copbio.2005.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。利用这些技术&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gianchandani EP, Brautigan DL, Papin JA | title = Systems analyses characterize integrated functions of biochemical networks | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 31 | issue = 5 | pages = 284–91 | date = May 2006 | pmid = 16616498 | doi = 10.1016/j.tibs.2006.03.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，目前已经产生了一个人类代谢的模型，这将指导未来的药物发现和生化研究。这些模型现在被用于网络分析&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Duarte NC, Becker SA, Jamshidi N, Thiele I, Mo ML, Vo TD, Srivas R, Palsson BØ | display-authors = 6 | title = Global reconstruction of the human metabolic network based on genomic and bibliomic data | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 6 | pages = 1777–82 | date = February 2007 | pmid = 17267599 | pmc = 1794290 | doi = 10.1073/pnas.0610772104 | bibcode = 2007PNAS..104.1777D }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，将人类疾病划分为具有共同蛋白质或代谢物的群体&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Goh KI, Cusick ME, Valle D, Childs B, Vidal M, Barabási AL | title = The human disease network | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 21 | pages = 8685–90 | date = May 2007 | pmid = 17502601 | pmc = 1885563 | doi = 10.1073/pnas.0701361104 | bibcode = 2007PNAS..104.8685G }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lee DS, Park J, Kay KA, Christakis NA, Oltvai ZN, Barabási AL | title = The implications of human metabolic network topology for disease comorbidity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 105 | issue = 29 | pages = 9880–5 | date = July 2008 | pmid = 18599447 | pmc = 2481357 | doi = 10.1073/pnas.0802208105 | url = http://www.pnas.org/lookup/pmid?view=long&amp;amp;pmid=18599447 | bibcode = 2008PNAS..105.9880L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细菌代谢网络是蝴蝶结结构&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid15331224&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Csete M, Doyle J | title = Bow ties, metabolism and disease | journal = Trends in Biotechnology | volume = 22 | issue = 9 | pages = 446–50 | date = September 2004 | pmid = 15331224 | pmc =  | doi = 10.1016/j.tibtech.2004.07.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID12874056&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ma HW, Zeng AP | title = The connectivity structure, giant strong component and centrality of metabolic networks | journal = Bioinformatics | volume = 19 | issue = 11 | pages = 1423–30 | date = July 2003 | pmid = 12874056 | doi = 10.1093/bioinformatics/btg177 | citeseerx = 10.1.1.605.8964 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID16916470&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Zhao J, Yu H, Luo JH, Cao ZW, Li YX | title = Hierarchical modularity of nested bow-ties in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 386 | date = August 2006 | pmid = 16916470 | pmc = 1560398 | doi = 10.1186/1471-2105-7-386 | arxiv = q-bio/0605003 | bibcode = 2006q.bio.....5003Z }}&amp;lt;/ref&amp;gt;的一个突出例子，这种架构能够输入多种营养物质，并利用相对较少的中间通货生产出大量产品和复杂的大分子。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这些信息的一个主要技术应用是代谢工程学。在应用中，酵母、植物或细菌等生物体都可经过基因改造，使它们在生物技术方面更有用处，同时有助于生产抗生素等药物或工业化学品（如1,3- 丙二醇和莽草酸）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Thykaer J, Nielsen J | title = Metabolic engineering of beta-lactam production | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 1 | pages = 56–69 | date = January 2003 | pmid = 12749845 | doi = 10.1016/S1096-7176(03)00003-X }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = González-Pajuelo M, Meynial-Salles I, Mendes F, Andrade JC, Vasconcelos I, Soucaille P | title = Metabolic engineering of Clostridium acetobutylicum for the industrial production of 1,3-propanediol from glycerol | journal = Metabolic Engineering | volume = 7 | issue = 5–6 | pages = 329–36 | year = 2005 | pmid = 16095939 | doi = 10.1016/j.ymben.2005.06.001 | hdl-access = free | hdl = 10400.14/3388 }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krämer M, Bongaerts J, Bovenberg R, Kremer S, Müller U, Orf S, Wubbolts M, Raeven L | display-authors = 6 | title = Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 4 | pages = 277–83 | date = October 2003 | pmid = 14642355 | doi = 10.1016/j.ymben.2003.09.001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些基因改造通常旨在减少生产产品所使用的能源，提高产量和减少废物的产生&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Koffas M, Roberge C, Lee K, Stephanopoulos G | title = Metabolic engineering | journal = Annual Review of Biomedical Engineering | volume = 1 | issue =  | pages = 535–57 | year = 1999 | pmid = 11701499 | doi = 10.1146/annurev.bioeng.1.1.535 | s2cid = 11814282 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==历史 ==&lt;br /&gt;
更多信息：生物化学的历史和分子生物学的历史&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢这一术语源于法语“ métabolisme”或古希腊语 μταβoλλ -“Metabole”意为某种改变，它源自意为“去改变”的“ Metaballein”&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web|title=metabolism {{!}} Origin and meaning of metabolism by Online Etymology Dictionary|url=https://www.etymonline.com/word/metabolism|access-date=2020-07-23|website=www.etymonline.com|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Aristotle's metabolism.png|thumb|right|upright=1.4|亚里士多德Aristotle的新陈代谢是一个开放性的流动模型。]]&lt;br /&gt;
===希腊哲学 ===&lt;br /&gt;
亚里士多德的《动物的各部分》详细阐述了他关于新陈代谢的观点，以便建立一个开放性的流动模型。他认为，在这个过程的每个阶段，来自食物的物质都会发生转化，释放出的热量成为火的典型元素，残余物质以尿液、胆汁或粪便的形式排出体外&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author=Leroi, Armand Marie|url=https://archive.org/stream/lagoonhowaristot0000lero?ref=ol#page/402/mode/2up|title=The Lagoon: How Aristotle Invented Science|date=2014|publisher=Bloomsbury|isbn=978-1-4088-3622-4|location=|pages=400–401|authorlink=Armand Marie Leroi}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===伊斯兰医学 ===&lt;br /&gt;
伊本·纳菲斯 Ibn al-Nafis 在其公元1260年的著作《 Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah 》(《卡米尔关于先知传记的论述》)中描述了新陈代谢，其中包括以下短语: ”身体及其部分处于持续的溶解和营养状态，因此它们不可避免地要经历永久性的变化&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite conference | vauthors = Al-Roubi AS | date = 1982 | title = Ibn Al-Nafis as a philosopher | conference = Symposium on Ibn al-Nafis, Second International Conference on Islamic Medicine | publisher = Islamic Medical Organization | location = Kuwait }} (cf. Ibn al-Nafis As a Philosopher, Encyclopedia of Islamic World [1])&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===科学方法的应用 ===&lt;br /&gt;
新陈代谢的科学研究历史跨越了几个世纪，从早期研究中对动物整体的研究，到现代生物化学中对单个代谢反应的研究。 人类新陈代谢的第一个对照实验是由圣托里奥·桑托里奥 Santorio Santorio于1614年在他的著作《静态医学》中发表的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Eknoyan G | title = Santorio Sanctorius (1561-1636) - founding father of metabolic balance studies | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 226–33 | year = 1999 | pmid = 10213823 | doi = 10.1159/000013455 | s2cid = 32900603 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。他描述了自己在进食、睡觉、工作、性交、禁食、饮水和排泄前后的体重。他发现他摄入的大部分食物都是通过他所谓的“无知觉的汗液”流失的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:SantoriosMeal.jpg|thumb|right|upright=0.7|Santorio Santorio 在他的杆秤上，来自静态医学，1614年首次发表]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在早期的研究中，这些新陈代谢过程的机制还没有确定，人们认为一种生命力量是生命组织的活力&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|url=https://archive.org/details/historyofscience04willuoft/page/n7/mode/2up|title=Modern Development of the Chemical and Biological Sciences|vauthors=Williams HA|date=1904|publisher=Harper and Brothers|isbn=|series=A History of Science: in Five Volumes|volume=IV|location=New York|pages=184–185|access-date=26 March 2007}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。19世纪，路易-巴斯德Louis Pasteur 在研究酵母菌将糖发酵成酒精时，得出结论：发酵是由酵母细胞内的物质催化的，他称之为 &amp;quot;发酵物&amp;quot;。他写道：&amp;quot;酒精发酵是与酵母细胞的生命和组织有关的行为，而与细胞的死亡或腐烂无关&amp;quot;。这一发现&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Manchester KL | title = Louis Pasteur (1822-1895)--chance and the prepared mind | journal = Trends in Biotechnology | volume = 13 | issue = 12 | pages = 511–5 | date = December 1995 | pmid = 8595136 | doi = 10.1016/S0167-7799(00)89014-9 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;连同1828年弗里德里希-沃勒Friedrich Wöhler 发表的一篇关于尿素化学合成的论文&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kinne-Saffran E, Kinne RK | title = Vitalism and synthesis of urea. From Friedrich Wöhler to Hans A. Krebs | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 290–4 | year = 1999 | pmid = 10213830 | doi = 10.1159/000013463 | s2cid = 71727190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为是第一个完全由无机前体制备的有机化合物而引人注目。这证明了在细胞中发现的有机化合物和化学反应与化学的任何其他部分在原理上没有什么不同。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
爱德华·布赫纳（Eduard Buchner）在20世纪初发现了酶，从而将新陈代谢的化学反应研究与细胞的生物学研究分离开来，这标志着生物化学的开始&amp;lt;ref&amp;gt;Eduard Buchner's 1907 [http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1907/buchner-lecture.html Nobel lecture] at http://nobelprize.org Accessed 20 March 2007&amp;lt;/ref&amp;gt;。整个20世纪早期，生物化学知识的总量迅速增长。汉斯·克雷布斯（Hans Krebs）是这些现代生物化学家中最多产的一位，他对新陈代谢的研究做出了巨大的贡献。他发现了尿素循环&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg H | title = Krebs and his trinity of cycles | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 1 | issue = 3 | pages = 225–8 | date = December 2000 | pmid = 11252898 | doi = 10.1038/35043073 | s2cid = 28092593 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，后来又与 汉斯·科恩伯格（Hans Kornberg）合作，发现了三羧酸循环和乙醛酸循环。色谱、x射线衍射、核磁共振光谱、放射性同位素标记、电子显微镜和分子动力学模拟等新技术的发展极大地助力了现代生化研究&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |vauthors=Krebs HA, Henseleit K |title=Untersuchungen über die Harnstoffbildung im tierkorper |journal=Z. Physiol. Chem. |volume=210 |issue=1–2 |pages=33–66 |year=1932 |doi=10.1515/bchm2.1932.210.1-2.33}}&amp;lt;br /&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krebs HA, Johnson WA | title = Metabolism of ketonic acids in animal tissues | journal = The Biochemical Journal | volume = 31 | issue = 4 | pages = 645–60 | date = April 1937 | pmid = 16746382 | pmc = 1266984 | doi = 10.1042/bj0310645 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;Kornberg&amp;quot; /&amp;gt;。这些技术已经能够发现和详细分析细胞中的许多分子和代谢途径。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 另请参见 ==&lt;br /&gt;
{{Portal|Metabolism}}新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Anthropogenic metabolism}}人类新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Antimetabolite}}抗代谢物&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Basal metabolic rate}}基础代谢率&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Calorimetry}}量热学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Isothermal microcalorimetry}}等温微量热法&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Inborn errors of metabolism}}先天性代谢缺陷&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Iron–sulfur world hypothesis}}, Hypothetical scenario for the origin of life, ，a &amp;quot;metabolism first&amp;quot; theory of the [[origin of life]] 铁硫世界假说，生命起源的假想情景，一个&amp;quot;新陈代谢第一 &amp;quot;的生命起源理论&lt;br /&gt;
* {{anli|Metabolic disorder}}代谢紊乱&lt;br /&gt;
* [[Microphysiometry]]微观生理学&lt;br /&gt;
* {{anli|Primary nutritional groups}}主要营养组织&lt;br /&gt;
* {{annotated link|Respirometry}}呼吸测量法&lt;br /&gt;
* {{anli|Stream metabolism}}流代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Sulfur metabolism}}硫代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Specific dynamic action|Thermic effect of food}}食物的热效应&lt;br /&gt;
* {{anli|Urban metabolism}}城市代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Fluid balance|Water metabolism}}水代谢平衡&lt;br /&gt;
* {{anli|Overflow metabolism}}溢出代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Reactome}} Reactome  –生物途径数据库&lt;br /&gt;
* {{anli|KEGG}} 京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 参考资料ferences ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Reflist|30em}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 更多资料rther reading ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Library resources box&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |onlinebooks=yes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |by=no&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |lcheading=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |label=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Introductory'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Rose S, Mileusnic R | title = The Chemistry of Life. | publisher = Penguin Press Science | date = 1999 | isbn =  0-14-027273-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Schneider EC, Sagan D | title = Into the Cool: Energy Flow, Thermodynamics, and Life. | publisher = University of Chicago Press | date = 2005 | isbn = 0-226-73936-8}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Lane N | title = Oxygen: The Molecule that Made the World. | publisher = Oxford University Press | location= USA | date = 2004 | isbn = 0-19-860783-0 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
General information&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一般资料&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Advanced'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Price N, Stevens L | title = Fundamentals of Enzymology: Cell and Molecular Biology of Catalytic Proteins. | publisher = Oxford University Press | date = 1999 | isbn = 0-19-850229-X }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Berg J, Tymoczko J, Stryer L | title = Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and Company | date = 2002 | isbn = 0-7167-4955-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Cox M, Nelson DL | title = Lehninger Principles of Biochemistry. | publisher = Palgrave Macmillan | date = 2004 | isbn = 0-7167-4339-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Human metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人体新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | author-link1 = Thomas D. Brock | vauthors = Brock TD, Madigan MR, Martinko J, Parker J | title = Brock's Biology of Microorganisms. | publisher = Benjamin Cummings | date = 2002 | isbn = 0-13-066271-2 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Da Silva JJ, Williams RJ | title = The Biological Chemistry of the Elements: The Inorganic Chemistry of Life. | publisher = Clarendon Press | date = 1991 | isbn = 0-19-855598-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Nicholls DG, Ferguson SJ | title = Bioenergetics | publisher = Academic Press Inc. | date = 2002 | isbn = 0-12-518121-3 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Databases&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
数据库&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 外部链接ternal links ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wikiversity|Topic:Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{wikibooks}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wiktionary}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Commons category}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''General information'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{Britannica|377325|Metabolism (biology)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [https://web.archive.org/web/20050308172226/http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/MB1index.html The Biochemistry of Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sparknotes.com/testprep/books/sat2/biology/ Sparknotes SAT biochemistry] Overview of biochemistry. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sciencegateway.org/resources/biologytext/index.html MIT Biology Hypertextbook] Undergraduate-level guide to molecular biology.&lt;br /&gt;
2012年10月11日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Human metabolism'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://library.med.utah.edu/NetBiochem/titles.htm Topics in Medical Biochemistry] Guide to human metabolic pathways. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://themedicalbiochemistrypage.org/ THE Medical Biochemistry Page] Comprehensive resource on human metabolism.&amp;lt;br /&amp;gt;&lt;br /&gt;
'''Databases'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.expasy.org/cgi-bin/show_thumbnails.pl Flow Chart of Metabolic Pathways] at [[ExPASy]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.iubmb-nicholson.org/pdf/MetabolicPathways_6_17_04_.pdf IUBMB-Nicholson Metabolic Pathways Chart]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://bioinformatics.charite.de/supercyp/ SuperCYP: Database for Drug-Cytochrome-Metabolism]&lt;br /&gt;
'''Metabolic pathways'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map01100.html Metabolism reference Pathway]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/*/helios.bto.ed.ac.uk/bto/microbes/nitrogen.htm |date=* |title=The Nitrogen cycle and Nitrogen fixation }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycolysis enzymes}} &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Fructose and galactose metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycosaminoglycan metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycoprotein metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycolipid/sphingolipid metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Category:Underwater diving physiology&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 水下潜水生理学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;small&amp;gt;This page was moved from [[wikipedia:en:Metabolism]]. Its edit history can be viewed at [[新陈代谢/edithistory]]&amp;lt;/small&amp;gt;&amp;lt;/noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25188</id>
		<title>新陈代谢</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25188"/>
		<updated>2021-08-01T07:21:25Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：初版完成&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条由Solitude初步翻译，由Fernando审校。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{short description|The set of life-sustaining chemical transformations within the cells of organisms }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{redirect|Cell metabolism|the journal|Cell Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{about||the architectural movement|Metabolism (architecture)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{pp-move|small=yes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Use dmy dates|date=August 2018}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Biochemistry sidebar}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Metabolism.png|thumb|细胞新陈代谢的简化图]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATP-3D-vdW.png|thumb|right|[[三磷酸腺苷]]的结构（ATP），它是能量代谢中的中枢中间体。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolism''' ({{IPAc-en|m|ə|ˈ|t|æ|b|ə|l|ɪ|z|ə|m}}, from {{lang-el|μεταβολή}} ''metabolē'', &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of [[life]]-sustaining [[chemical reactions]] in [[organisms]]. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to [[energy]] to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for [[protein]]s, [[lipid]]s, [[nucleic acid]]s, and some [[carbohydrate]]s; and the elimination of [[Metabolic waste|metabolic wastes]]. These [[enzyme]]-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including [[digestion]] and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism (/məˈtæbəlɪzəm/, from Greek: μεταβολή metabolē, &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of life-sustaining chemical reactions in organisms. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to energy to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for proteins, lipids, nucleic acids, and some carbohydrates; and the elimination of metabolic wastes. These enzyme-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including digestion and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢（/məˈtæbəlɪzəm/，来自希腊语：μεταβολή metabolē，&amp;quot;变化&amp;quot;）是生物体内维持生命的[[化学反应]]。新陈代谢的三个主要目的是：将食物转化为能量以运行细胞过程；将食物/燃料转化为[[蛋白质]]、[[脂类]]、[[核酸]]和一些[[碳水化合物]]的构件；以及消除[[代谢废物]]。这些酶催化的反应使生物体得以生长和繁殖，维持其结构，并对其环境作出反应。（新陈代谢这个词也可以指生物体内发生的所有化学反应的总和，包括消化和物质在细胞内以及不同细胞之间的运输，在这种情况下，上述细胞内的一系列反应称为中间代谢或中级代谢）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as ''[[catabolic]]'' – the ''breaking down'' of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by [[cellular respiration]]); or ''[[anabolic]]'' – the ''building up'' ([[biosynthesis|synthesis]]) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as catabolic – the breaking down of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by cellular respiration); or anabolic – the building up (synthesis) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢反应可分为[[分解代谢]]分解代谢-分解化合物(例如，通过[[细胞呼吸]]将葡萄糖分解为丙酮酸) ; 或合成代谢-合成化合物(例如蛋白质、碳水化合物、脂类和核酸)。通常，分解代谢释放能量，合成代谢消耗能量。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into [[metabolic pathway]]s, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific [[enzyme]]. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require [[energy]] that will not occur by themselves, by [[Coupling (physics)|coupling]] them to [[spontaneous process|spontaneous reactions]] that release energy. Enzymes act as [[Catalysis|catalysts]] – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the [[Metabolic pathway#Regulation|regulation]] of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the [[cell (biology)|cell's]] environment or to [[cell signaling|signals]] from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into metabolic pathways, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific enzyme. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require energy that will not occur by themselves, by coupling them to spontaneous reactions that release energy. Enzymes act as catalysts – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the regulation of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the cell's environment or to signals from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的化学反应被组织成代谢途径，在代谢途径中，一种化学物质通过一系列步骤转化为另一种化学物质，每一步都由特定的[[酶]]来推动。酶对新陈代谢至关重要，因为它们通过将生物体与释放能量的自发反应耦合，使生物体能够驱动需要能量的理想反应，而这些反应本身不会发生。酶起催化剂的作用——它们使反应进行得更快——它们还可以调节代谢反应的速率，例如对细胞环境的变化或其他细胞发出的信号作出反应。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find [[nutrition|nutritious]] and which [[poison]]ous. For example, some [[prokaryote]]s use [[hydrogen sulfide]] as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals. The [[basal metabolic rate]] of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find nutritious and which poisonous. For example, some prokaryotes use hydrogen sulfide as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals. The basal metabolic rate of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
特定生物体的新陈代谢系统决定了哪些物质有营养，哪些有毒。例如，一些[[原核生物]]利用硫化氢作为营养物质，然而这种气体对动物是有毒的&amp;lt;ref name=&amp;quot;Physiology1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |author=Friedrich C |title=Physiology and genetics of sulfur-oxidizing bacteria |journal=Adv Microb Physiol |volume=39 |issue= |pages=235–89 |year=1998 |pmid=9328649 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60018-1 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027739-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。生物体的[[基础代谢率]]是所有这些化学反应所消耗能量的量度。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species. For example, the set of [[carboxylic acid]]s that are best known as the intermediates in the [[citric acid cycle]] are present in all known organisms, being found in species as diverse as the [[Unicellular organism|unicellular]] bacterium ''[[Escherichia coli]]'' and huge [[multicellular organism]]s like [[elephant]]s. These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in [[evolutionary history of life|evolutionary history]], and their retention because of their [[efficacy]]. The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species. For example, the set of carboxylic acids that are best known as the intermediates in the citric acid cycle are present in all known organisms, being found in species as diverse as the unicellular bacterium Escherichia coli and huge multicellular organisms like elephants. These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in evolutionary history, and their retention because of their efficacy. The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的一个显著特征是，不同物种之间的基本新陈代谢途径具有相似性&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pace NR | title = The universal nature of biochemistry | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 98 | issue = 3 | pages = 805–8 | date = January 2001 | pmid = 11158550 | pmc = 33372 | doi = 10.1073/pnas.98.3.805 | bibcode = 2001PNAS...98..805P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。例如，作为[[三羧酸循环]]中的中间体，最著名的一组羧酸存在于所有已知的生物体中，它们在单细胞细菌[[大肠杆菌]]和巨大的多细胞生物（如大象）中都能被找到&amp;lt;ref name=SmithE&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith E, Morowitz HJ | title = Universality in intermediary metabolism | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 101 | issue = 36 | pages = 13168–73 | date = September 2004 | pmid = 15340153 | pmc = 516543 | doi = 10.1073/pnas.0404922101 | bibcode = 2004PNAS..10113168S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。 这些代谢途径的相似性很可能是由于它们在演化史的早期出现，然后又因为它们的功效而保留下来&amp;lt;ref name=Ebenhoh&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ebenhöh O, Heinrich R | title = Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems | journal = Bulletin of Mathematical Biology | volume = 63 | issue = 1 | pages = 21–55 | date = January 2001 | pmid = 11146883 | doi = 10.1006/bulm.2000.0197 | s2cid = 44260374 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Meléndez-Hevia E, Waddell TG, Cascante M | title = The puzzle of the Krebs citric acid cycle: assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution | journal = Journal of Molecular Evolution | volume = 43 | issue = 3 | pages = 293–303 | date = September 1996 | pmid = 8703096 | doi = 10.1007/BF02338838 | s2cid = 19107073 | bibcode = 1996JMolE..43..293M }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。癌细胞的代谢也不同于正常细胞的代谢，这些差异可以用来寻找癌细胞治疗的靶点&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vander_Heiden_2017&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vander Heiden MG, DeBerardinis RJ | title = Understanding the Intersections between Metabolism and Cancer Biology | journal = Cell | volume = 168 | issue = 4 | pages = 657–669 | date = February 2017 | pmid = 28187287 | pmc = 5329766 | doi = 10.1016/j.cell.2016.12.039 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 关键的生物化学成分 ==&lt;br /&gt;
{{further|Biomolecule|Cell (biology)|Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物分子，细胞（生物学）和生物化学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Trimyristin-3D-vdW.png|right|thumb|upright=1.15|[[三酰甘油脂]]的结构]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Human Metabolism - Pathways.jpg|thumb|这张图表描绘了人体新陈代谢的一系列途径。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of [[molecule]]: [[amino acid]]s, [[carbohydrate]]s , [[nucleic acid]] and [[lipid]]s (often called [[fat]]s). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make [[polymer]]s such as [[DNA]] and [[protein]]s, essential [[macromolecules]] of life.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of molecule: amino acids, carbohydrates , nucleic acid and lipids (often called fats). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make polymers such as DNA and proteins, essential macromolecules of life.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
构成动物、植物和微生物的大部分结构由四种基本分子组成: 氨基酸、糖类化合物、核酸和脂类(通常称为脂肪)。由于这些分子对生命至关重要，新陈代谢反应要么专注于在构建细胞和组织的过程中制造这些分子，要么将这些分子作为能量来源并将其消化分解。这些生化物质可以结合在一起形成DNA和蛋白质之类的聚合物，它们都是生命必不可少的[[大分子聚合物]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Cooper|first=Geoffrey M.| name-list-style = vanc |date=2000|title=The Molecular Composition of Cells|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9879/|journal=The Cell: A Molecular Approach. 2nd Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable “wikitable”&amp;quot; style=&amp;quot;“margin-left:&amp;quot; auto; margin-right: auto;”&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
!分子类型 !! [[单体]]形式的名称 !! [[聚合物]]形式的名称 !! 聚合物形态的例子&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| 氨基酸 || 氨基酸 ||[[蛋白质]](由多肽组成)&lt;br /&gt;
|[[纤维蛋白]]和[[球状蛋白]]&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| [[碳水化合物]] || [[单糖]] || [[多糖]] || [[淀粉]], [[糖原]] and [[纤维素]]&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| [[核酸]] || [[核苷酸]] || [[多核苷酸]] || [[DNA]] and [[RNA]]&amp;lt;br /&amp;gt;&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
===氨基酸和蛋白质===&lt;br /&gt;
[[Protein]]s are made of [[amino acid]]s arranged in a linear chain joined together by [[peptide bond]]s. Many proteins are [[enzyme]]s that [[catalysis|catalyze]] the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the [[cytoskeleton]], a system of [[scaffolding]] that maintains the cell shape.Proteins are also important in [[cell signaling]], [[antibody|immune responses]], [[cell adhesion]], [[active transport]] across membranes, and the [[cell cycle]].Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle ([[tricarboxylic acid cycle]]), especially when a primary source of energy, such as [[glucose]], is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Proteins are made of amino acids arranged in a linear chain joined together by peptide bonds. Many proteins are enzymes that catalyze the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the cytoskeleton, a system of scaffolding that maintains the cell shape. Proteins are also important in cell signaling, immune responses, cell adhesion, active transport across membranes, and the cell cycle. Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle (tricarboxylic acid cycle), especially when a primary source of energy, such as glucose, is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
蛋白质是由氨基酸组成的线性链，它们通过[[肽键]]连接在一起。许多蛋白质是在新陈代谢中催化化学反应的酶。其他蛋白质具有结构或机械功能，例如那些形成[[细胞骨架]]的蛋白质（细胞骨架是维持细胞形状的支架系统）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Michie KA, Löwe J | title = Dynamic filaments of the bacterial cytoskeleton | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 467–92 | year = 2006 | pmid = 16756499 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452 | s2cid = 4550126 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。蛋白质在[[细胞信号传导]]、[[免疫反应]]、[[细胞粘附]]、主动跨膜转运和[[细胞周期]]中也很重要&amp;lt;ref name=&amp;quot;Nelson&amp;quot;&amp;gt;{{cite book | last1 = Nelson | first1 = David L. | first2 = Michael M. | last2 = Cox | name-list-style = vanc | title = Lehninger Principles of Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and company | year = 2005 | location = New York | page = [https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 841] | isbn = 978-0-7167-4339-2 | url-access = registration | url = https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。氨基酸还通过提供碳源进入细胞三羧酸循环，促进细胞的能量代谢，&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kelleher JK, Bryan BM, Mallet RT, Holleran AL, Murphy AN, Fiskum G | title = Analysis of tricarboxylic acid-cycle metabolism of hepatoma cells by comparison of 14CO2 ratios | journal = The Biochemical Journal | volume = 246 | issue = 3 | pages = 633–9 | date = September 1987 | pmid = 3120698 | pmc = 1148327 | doi = 10.1042/bj2460633 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;尤其是在[[葡萄糖]]等主要能量来源匮乏或细胞发生代谢应激时&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hothersall JS, Ahmed A | title = Metabolic fate of the increased yeast amino Acid uptake subsequent to catabolite derepression | journal = Journal of Amino Acids | volume = 2013 | pages = 461901 | year = 2013 | pmid = 23431419 | pmc = 3575661 | doi = 10.1155/2013/461901 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===脂类 ===&lt;br /&gt;
[[Lipid]]s are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of [[biological membrane]]s both internal and external, such as the [[cell membrane]], or as a source of energy. Lipids are usually defined as [[hydrophobe|hydrophobic]] or [[amphiphiles|amphipathic]] biological molecules but will dissolve in [[organic solvent]]s such as [[ethanol|alcohol]], [[benzene]] or [[chloroform]]. The [[fat]]s are a large group of compounds that contain [[fatty acid]]s and [[glycerol]]; a glycerol molecule attached to three fatty acid [[ester]]s is called a [[triglyceride|triacylglyceride]]. Several variations on this basic structure exist, including backbones such as [[sphingosine]] in the [[sphingomyelin]], and [[hydrophile|hydrophilic]] groups such as [[phosphate]] as in [[phospholipid]]s. [[Steroid]]s such as [[sterol]] are another major class of lipids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Lipids are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of biological membranes both internal and external, such as the cell membrane, or as a source of energy. Lipids are usually defined as hydrophobic or amphipathic biological molecules but will dissolve in organic solvents such as alcohol, benzene or chloroform. The fats are a large group of compounds that contain fatty acids and glycerol; a glycerol molecule attached to three fatty acid esters is called a triacylglyceride. Several variations on this basic structure exist, including backbones such as sphingosine in the sphingomyelin, and hydrophilic groups such as phosphate as in phospholipids. Steroids such as sterol are another major class of lipids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂类是最多样化的生物化学物质。它们的主要结构用途是作为[[生物膜]]内部和外部的一部分，如[[细胞膜]]，或作为能量来源&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;。脂类通常被定义为疏水性或两亲性的生物分子，但会溶解在有机溶剂中，如酒精、苯或氯仿。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fahy E, Subramaniam S, Brown HA, Glass CK, Merrill AH, Murphy RC, Raetz CR, Russell DW, Seyama Y, Shaw W, Shimizu T, Spener F, van Meer G, VanNieuwenhze MS, White SH, Witztum JL, Dennis EA | display-authors = 6 | title = A comprehensive classification system for lipids | journal = Journal of Lipid Research | volume = 46 | issue = 5 | pages = 839–61 | date = May 2005 | pmid = 15722563 | doi = 10.1194/jlr.E400004-JLR200 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;脂肪是一大类含有脂肪酸和甘油的化合物，一个甘油分子连接到三个脂肪酸酯即称为三酰甘油酯。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite web|title=Lipid nomenclature Lip-1 &amp;amp; Lip-2|url=https://www.qmul.ac.uk/sbcs/iupac/lipid/lip1n2.html#p11|access-date=2020-06-06|website=www.qmul.ac.uk}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这种基本结构存在一些变异，包括主骨(如鞘磷脂中到鞘氨醇)和亲水基(如磷脂中的磷酸盐)。[[类固醇]]，如[[固醇]]，是另一类主要的脂类&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|edition=8|title=Biochemistry|location=New York|isbn=978-1-4641-2610-9|oclc=913469736 | vauthors = Berg JM, Tymoczko JL, Gatto Jr GJ, Stryer L |date=8 April 2015|publisher=W. H. Freeman|pages=362}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===碳水化合物===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Glucose Fisher to Haworth.gif|thumb|upright=1.15|right|alt=The straight chain form consists of four C H O H groups linked in a row, capped at the ends by an aldehyde group C O H and a methanol group C H 2 O H.  To form the ring, the aldehyde group combines with the O H group of the next-to-last carbon at the other end, just before the methanol group.|葡萄糖可以以直链和环的形式存在。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Carbohydrate]]s are [[aldehyde]]s or [[ketone]]s, with many [[hydroxyl]] groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of [[energy]] ([[starch]], [[glycogen]]) and structural components ([[cellulose]] in plants, [[chitin]] in animals). The basic carbohydrate units are called [[monosaccharide]]s and include [[galactose]], [[fructose]], and most importantly [[glucose]]. Monosaccharides can be linked together to form [[polysaccharide]]s in almost limitless ways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrates are aldehydes or ketones, with many hydroxyl groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of energy (starch, glycogen) and structural components (cellulose in plants, chitin in animals). The basic carbohydrate units are called monosaccharides and include galactose, fructose, and most importantly glucose. Monosaccharides can be linked together to form polysaccharides in almost limitless ways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物是醛或酮，带有许多羟基，能以直链或环的形式存在。碳水化合物是最丰富的生物分子，承担着许多作用，如能量的储存和运输（淀粉、糖原）和作为结构要件（植物的纤维素、动物的甲壳素）。基本的碳水化合物单位称为单糖&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;，包括半乳糖、果糖以及最重要的葡萄糖。单糖能以几乎无限多样的方式连接在一起形成多糖&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Raman R, Raguram S, Venkataraman G, Paulson JC, Sasisekharan R | title = Glycomics: an integrated systems approach to structure-function relationships of glycans | journal = Nature Methods | volume = 2 | issue = 11 | pages = 817–24 | date = November 2005 | pmid = 16278650 | doi = 10.1038/nmeth807 | s2cid = 4644919 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===核苷酸 ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and [[RNA]], are polymers of [[nucleotide]]s. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a [[ribose]] or [[deoxyribose]] sugar group which is attached to a [[nitrogenous base]]. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of [[transcription (genetics)|transcription]] and [[protein biosynthesis]]. This information is protected by [[DNA repair]] mechanisms and propagated through [[DNA replication]]. Many [[virus]]es have an [[RNA virus|RNA genome]], such as [[HIV]], which uses [[reverse transcription]] to create a DNA template from its viral RNA genome. RNA in [[ribozyme]]s such as [[spliceosome]]s and [[ribosome]]s is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual [[nucleoside]]s are made by attaching a [[nucleobase]] to a [[ribose]] sugar. These bases are [[heterocyclic]] rings cono ptaining nitrogen, classified as [[purine]]s or [[pyrimidine]]s. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and RNA, are polymers of nucleotides. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a ribose or deoxyribose sugar group which is attached to a nitrogenous base. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of transcription and protein biosynthesis.This information is protected by DNA repair mechanisms and propagated through DNA replication. Many viruses have an RNA genome, such as HIV, which uses reverse transcription to create a DNA template from its viral RNA genome.RNA in ribozymes such as spliceosomes and ribosomes is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual nucleosides are made by attaching a nucleobase to a ribose sugar. These bases are heterocyclic rings containing nitrogen, classified as purines or pyrimidines. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
DNA和RNA这两种核酸是核苷酸的聚合物。每个核苷酸都是由一个磷酸连接到核糖或脱氧核糖糖基上形成的，而核糖或脱氧核糖糖基又连接到含氮碱基上。核酸对于遗传信息的储存和使用，以及通过转录和蛋白质生物合成过程对其进行解释至关重要。这些信息受到DNA修复机制的保护&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;，并通过DNA复制进行传播。许多病毒都有RNA基因组，如HIV病毒，它利用[[逆转录]]从其病毒RNA基因组中创建DNA模板。核糖体和核糖体等核糖体中的RNA类似于酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sierra S, Kupfer B, Kaiser R | title = Basics of the virology of HIV-1 and its replication | journal = Journal of Clinical Virology | volume = 34 | issue = 4 | pages = 233–44 | date = December 2005 | pmid = 16198625 | doi = 10.1016/j.jcv.2005.09.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为它可以催化化学反应。单个核苷是通过将核碱基连接到核糖上制成的。这些碱基是含氮的杂环，分为嘌呤或嘧啶。核苷酸还在代谢基团转移反应中充当辅酶&amp;lt;ref name=Wimmer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wimmer MJ, Rose IA | title = Mechanisms of enzyme-catalyzed group transfer reactions | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 47 | issue =  | pages = 1031–78 | year = 1978 | pmid = 354490 | doi = 10.1146/annurev.bi.47.070178.005123 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===辅酶===&lt;br /&gt;
[[File:Acetyl-CoA-2D.svg|thumb|right|upright=1.35|[[乙酰辅酶A]]结构。可转移的[[乙酰基]]与最左边的硫原子成键结合。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{main|Coenzyme}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of [[functional group]]s of atoms and their bonds within molecules. This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions. These group-transfer intermediates are called [[coenzyme]]s. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the [[substrate (biochemistry)|substrate]] for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of functional groups of atoms and their bonds within molecules. This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions. These group-transfer intermediates are called coenzymes. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the substrate for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢涉及大量的化学反应，但大多数属于几种基本类型的反应，涉及原子的官能团及其键在分子内的转移。这种常见的化学反应使细胞能够用一小套代谢中间体在不同反应之间携带化学基团&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Mitchell P | title = The Ninth Sir Hans Krebs Lecture. Compartmentation and communication in living systems. Ligand conduction: a general catalytic principle in chemical, osmotic and chemiosmotic reaction systems | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 95 | issue = 1 | pages = 1–20 | date = March 1979 | pmid = 378655 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1979.tb12934.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些基团转移中间体称为辅酶&amp;lt;ref name=Wimmer/&amp;gt;。每一类基团转移反应都是由一种特定的辅酶进行的，它是一组产生它的酶和消耗它的酶的底物。因此，这些辅酶不断地被制造、消耗，然后循环利用&amp;lt;ref name=Dimroth&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dimroth P, von Ballmoos C, Meier T | title = Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases. Fourth in the Cycles Review Series | journal = EMBO Reports | volume = 7 | issue = 3 | pages = 276–82 | date = March 2006 | pmid = 16607397 | pmc = 1456893 | doi = 10.1038/sj.embor.7400646 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is [[adenosine triphosphate]] (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day. ATP acts as a bridge between [[catabolism]] and [[anabolism]]. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in [[phosphorylation]] reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is adenosine triphosphate (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day. ATP acts as a bridge between catabolism and anabolism. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in phosphorylation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中一种中心辅酶是三磷酸腺苷（ATP），它是细胞的通用能源货币。这种核苷酸在不同的化学反应之间传递化学能。细胞中只有少量的ATP，但由于ATP是不断再生的，所以人体每天可以使用大约相当于自身重量的ATP&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt;。ATP是分解代谢和合成代谢之间的桥梁。分解代谢分解分子，合成代谢则将它们组合在一起。分解反应产生ATP，合成代谢反应则消耗ATP。它也是磷酸化反应中磷酸基团的载体&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bonora M, Patergnani S, Rimessi A, De Marchi E, Suski JM, Bononi A, Giorgi C, Marchi S, Missiroli S, Poletti F, Wieckowski MR, Pinton P | display-authors = 6 | title = ATP synthesis and storage | journal = Purinergic Signalling | volume = 8 | issue = 3 | pages = 343–57 | date = September 2012 | pmid = 22528680 | pmc = 3360099 | doi = 10.1007/s11302-012-9305-8 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A [[vitamin]] is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In [[human nutrition]], most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells. [[Nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; ([[niacin]]), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of [[dehydrogenase]]s remove electrons from their substrates and [[redox|reduce]] NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the [[reductase]]s in the cell that need to reduce their substrates. Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A vitamin is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In human nutrition, most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells. Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; (niacin), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of dehydrogenases remove electrons from their substrates and reduce NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the reductases in the cell that need to reduce their substrates. Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[维生素]]是一类细胞不能合成的微量有机化合物。在人体营养中，大多数维生素经过修饰后都具有辅酶的功能，例如，所有水溶性维生素在细胞中使用时都会被磷酸化或与核苷酸偶联&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Berg|first1=Jeremy M.|last2=Tymoczko|first2=John L.|last3=Stryer|first3=Lubert | name-list-style = vanc |date=2002|title=Vitamins Are Often Precursors to Coenzymes|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22549/|journal=Biochemistry. 5th Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。[[烟酰胺腺嘌呤二核苷酸]](NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;)是维生素B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt;(烟酸)的衍生物，它是一种重要的辅酶，起着氢接受器的作用。数百种不同类型的脱氢酶从其底物中去除电子，并将NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;还原成NADH。这种还原形式的辅酶是细胞中任何需要还原其底物的还原酶的底物。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在细胞中以两种相关形式存在&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pollak N, Dölle C, Ziegler M | title = The power to reduce: pyridine nucleotides--small molecules with a multitude of functions | journal = The Biochemical Journal | volume = 402 | issue = 2 | pages = 205–18 | date = March 2007 | pmid = 17295611 | pmc = 1798440 | doi = 10.1042/BJ20061638 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，即NADH和NADPH。NAD &amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH 形式在分解代谢反应中起重要作用，而 NADP &amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH 形式在分解代谢反应中起重要作用&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Fatih|first=Yildiz | name-list-style = vanc |title=Advances in food biochemistry|publisher=CRC Press|year=2009|isbn=978-1-4200-0769-5|location=Boca Raton|pages=228|oclc=607553259}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:1GZX Haemoglobin.png|thumb|upright=1.35|right|The structure of iron-containing [[hemoglobin]]. 含铁[[血红蛋白]]的结构。蛋白质亚基为红色和蓝色，含铁血红素基为绿色。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===矿物质和辅因子===&lt;br /&gt;
{{further||Bioinorganic chemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. [[sodium]] and [[potassium]]) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements [[carbon]], [[nitrogen]], [[calcium]], [[sodium]], [[chlorine]], [[potassium]], [[hydrogen]], [[phosphorus]], [[oxygen]] and [[sulfur]]. [[Organic compound]]s (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. sodium and potassium) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements carbon, nitrogen, calcium, sodium, chlorine, potassium, hydrogen, phosphorus, oxygen and sulfur. Organic compounds (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water&amp;lt;ref name=&amp;quot;Heymsfield&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Heymsfield SB, Waki M, Kehayias J, Lichtman S, Dilmanian FA, Kamen Y, Wang J, Pierson RN | display-authors = 6 | title = Chemical and elemental analysis of humans in vivo using improved body composition models | journal = The American Journal of Physiology | volume = 261 | issue = 2 Pt 1 | pages = E190-8 | date = August 1991 | pmid = 1872381 | doi = 10.1152/ajpendo.1991.261.2.E190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
无机元素在新陈代谢中起着关键作用; 有些元素含量丰富(例如:钠和钾) ，而另一些元素则在微量浓度下发挥作用。人的体重约99%是由碳、氮、钙、钠、氯、钾、氢、磷、氧和硫等元素组成。有机化合物（蛋白质、脂类和碳水化合物）含有大部分的碳和氮；大部分的氧和氢以水的形式存在。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as [[electrolyte]]s. The most important ions are [[sodium]], [[potassium]], [[calcium]], [[magnesium]], [[chloride]], [[phosphate]] and the organic ion [[bicarbonate]]. The maintenance of precise [[ion gradient]]s across [[cell membrane]]s maintains [[osmotic pressure]] and [[pH]]. Ions are also critical for [[nerve]] and [[muscle]] function, as [[action potential]]s in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the [[extracellular fluid]] and the cell's fluid, the [[cytosol]]. Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called [[ion channel]]s. For example, [[muscle contraction]] depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and [[T-tubule]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as electrolytes. The most important ions are sodium, potassium, calcium, magnesium, chloride, phosphate and the organic ion bicarbonate. The maintenance of precise ion gradients across cell membranes maintains osmotic pressure and pH. Ions are also critical for nerve and muscle function, as action potentials in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the extracellular fluid and the cell's fluid, the cytosol. Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called ion channels. For example, muscle contraction depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and T-tubules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
丰富的无机元用作电解质。最重要的离子是钠、钾、钙、镁、氯化物、磷酸盐和有机离子重碳酸盐。维持细胞膜上精确的离子梯度可以维持[[渗透压]]和 ph 值。离子对于神经和肌肉功能也是至关重要的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |date=| chapter = Electrolyte Balance | chapter-url=https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/26-3-electrolyte-balance/ | title = Anatomy and Physiology | publisher = OpenStax |access-date=23 June 2020 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为这些组织中的动作电位是由细胞外液和细胞液之间的电解质交换产生的。电解质通过细胞膜上称为离子通道的蛋白质进入和离开细胞&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Lodish |first1=Harvey |last2=Berk |first2=Arnold |last3=Zipursky |first3=S. Lawrence |last4=Matsudaira |first4=Paul |last5=Baltimore |first5=David |last6=Darnell |first6=James | name-list-style = vanc |date=2000| chapter =The Action Potential and Conduction of Electric Impulses|chapter-url= https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21668/ |title =Molecular Cell Biology | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。例如，肌肉收缩依赖于钙、钠和钾通过细胞膜和T管道中的离子通道的运动&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dulhunty AF | title = Excitation-contraction coupling from the 1950s into the new millennium | journal = Clinical and Experimental Pharmacology &amp;amp; Physiology | volume = 33 | issue = 9 | pages = 763–72 | date = September 2006 | pmid = 16922804 | doi = 10.1111/j.1440-1681.2006.04441.x | s2cid = 37462321 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Transition metal]]s are usually present as [[trace element]]s in organisms, with [[zinc]] and [[iron]] being most abundant of those. These metals are used in some proteins as [[Cofactor (biochemistry)|cofactors]] and are essential for the activity of enzymes such as [[catalase]] and oxygen-carrier proteins such as [[hemoglobin]]. Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as [[ferritin]] or [[metallothionein]] when not in use.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Transition metals are usually present as trace elements in organisms, with zinc and iron being most abundant of those. These metals are used in some proteins as cofactors and are essential for the activity of enzymes such as catalase and oxygen-carrier proteins such as hemoglobin. Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as ferritin or metallothionein when not in use.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
过渡金属通常以微量元素的形式存在于生物体内，其中锌和铁最为丰富&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Torres-Romero JC, Alvarez-Sánchez ME, Fernández-Martín K, Alvarez-Sánchez LC, Arana-Argáez V, Ramírez-Camacho M, Lara-Riegos J | chapter=Zinc Efflux in Trichomonas vaginalis: In Silico Identification and Expression Analysis of CDF-Like Genes|date=2018| title =Quantitative Models for Microscopic to Macroscopic Biological Macromolecules and Tissues|pages=149–168| veditors = Olivares-Quiroz L, Resendis-Antonio O |place=Cham|publisher=Springer International Publishing|language=en|doi=10.1007/978-3-319-73975-5_8|isbn=978-3-319-73975-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些金属元素在某些蛋白质中作为辅因子，是催化酶等酶和血红蛋白等氧载体蛋白活性所必需的金属辅因子。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Craig Will|first=Leonard Ashley | name-list-style = vanc |title=Manufacturing Engineering &amp;amp; Technology|publisher=Scientific e-Resources|year=2019|isbn=9781839472428|location=Waltham Abbey|pages=190–196}}&amp;lt;/ref&amp;gt;金属辅因子与蛋白质中的特定位点紧密结合，虽然在催化过程中酶的辅因子可以被改变，但在催化反应结束时，它们总是恢复到原来的状态。金属微量营养素由特定的转运体带入生物体内，不用时与储存蛋白如铁蛋白或金属硫蛋白结合&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cousins RJ, Liuzzi JP, Lichten LA | title = Mammalian zinc transport, trafficking, and signals | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 281 | issue = 34 | pages = 24085–9 | date = August 2006 | pmid = 16793761 | doi = 10.1074/jbc.R600011200 | url = https://www.jbc.org/content/281/34/24085 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dunn LL, Suryo Rahmanto Y, Richardson DR | title = Iron uptake and metabolism in the new millennium | journal = Trends in Cell Biology | volume = 17 | issue = 2 | pages = 93–100 | date = February 2007 | pmid = 17194590 | doi = 10.1016/j.tcb.2006.12.003 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==分解代谢==&lt;br /&gt;
[[Catabolism]] is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules. The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their [[primary nutritional groups]]), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by [[organotroph]]s, while [[lithotroph]]s use inorganic substrates, and [[phototroph]]s capture sunlight as [[Potential energy#Chemical potential energy|chemical energy]].However, all these different forms of metabolism depend on [[redox]] reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as [[organic molecule]]s, water, [[ammonia]], [[hydrogen sulfide]] or [[Ferrous|ferrous ions]] to acceptor molecules such as [[oxygen]], [[nitrate]] or [[sulfate]]. In animals, these reactions involve complex [[organic molecule]]s that are broken down to simpler molecules, such as [[carbon dioxide]] and water. In [[photosynthesis|photosynthetic]] organisms, such as plants and [[cyanobacteria]], these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Catabolism is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules. The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their primary nutritional groups), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by organotrophs, while lithotrophs use inorganic substrates, and phototrophs capture sunlight as chemical energy. However, all these different forms of metabolism depend on redox reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as organic molecules, water, ammonia, hydrogen sulfide or ferrous ions to acceptor molecules such as oxygen, nitrate or sulfate. In animals, these reactions involve complex organic molecules that are broken down to simpler molecules, such as carbon dioxide and water. In photosynthetic organisms, such as plants and cyanobacteria, these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
分解代谢是指分解大分子的一系列代谢过程。其中包括分解和氧化食物分子。分解代谢反应的目的是为构建分子的合成代谢反应提供所需的能量和成分。这些分解代谢反应的确切性质因生物体而异&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter| name-list-style = vanc |date=2002|chapter =How Cells Obtain Energy from Food|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26882/|title =Molecular Biology of the Cell | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，生物体可以根据它们的能量和碳的来源（其主要营养组）进行分类，如下表所示。有机养生物把有机分子作为能量来源，而岩养生物利用无机基质，光养生物利用阳光（获得化学能）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Raven|first=Ja| name-list-style = vanc |date=2009-09-03|title=Contributions of anoxygenic and oxygenic phototrophy and chemolithotrophy to carbon and oxygen fluxes in aquatic environments|url=http://www.int-res.com/abstracts/ame/v56/n2-3/p177-192/|journal=Aquatic Microbial Ecology|language=en|volume=56|pages=177–192|doi=10.3354/ame01315|issn=0948-3055|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。然而，所有这些不同形式的新陈代谢都依赖于氧化还原反应，这些反应涉及电子从还原的供体分子（如有机分子，水，氨，硫化氢或亚铁离子）转移到受体分子（如氧，硝酸盐或硫酸盐）。在动物中，这些反应涉及复杂的有机分子，它们被分解成更简单的分子，如二氧化碳和水。在诸如植物和蓝藻这样的光合生物体中，这些电子转移反应不释放能量，而是用来储存从阳光中吸收的能量&amp;lt;ref name=Nelson2004&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Nelson N, Ben-Shem A | title = The complex architecture of oxygenic photosynthesis | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 5 | issue = 12 | pages = 971–82 | date = December 2004 | pmid = 15573135 | doi = 10.1038/nrm1525 | s2cid = 5686066 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable float-right&amp;quot;  style=&amp;quot;text-align:center; width:50%;&amp;quot;&lt;br /&gt;
|+根据新陈代谢方式对生物进行分类 &amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Madigan MT, Martinko JM |title=Brock Mikrobiologie|date=2006|publisher=Pearson Studium|isbn=3-8273-7187-2|edition=11., überarb. Aufl|location=München|pages=604, 621|oclc=162303067}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;|能量源 || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| 阳光 || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| photo- || rowspan=2 colspan=2 | &amp;amp;nbsp; || rowspan=&amp;quot;6&amp;quot; style=&amp;quot;background:#7fc31c;&amp;quot;| -troph&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| 预生成分子 || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| chemo-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| 电子供体 || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| [[有机化合物]] || rowspan=2 |  &amp;amp;nbsp; || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| organo- ||  rowspan=2 |  &amp;amp;nbsp;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| [[无机化合物]] || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| litho-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| 碳源 || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| [[有机化合物]] || rowspan=2 colspan=2 | &amp;amp;nbsp; || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| hetero-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-style = “ background: # fb805f; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| [[无机化合物]] || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| auto-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s or [[lipid]]s, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually [[acetyl-CoA|acetyl coenzyme A]] (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the [[citric acid cycle]] and [[electron transport chain]], releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme [[nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as proteins, polysaccharides or lipids, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually acetyl coenzyme A (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the citric acid cycle and electron transport chain, releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
动物中最常见的分解代谢反应可以分为三个主要阶段。在第一阶段，大的有机分子，如蛋白质，多糖或脂类，在细胞外被消化成较小的分子。接下来，这些较小的分子被细胞吸收并转化成更小的分子，通常是乙酰辅酶A (acetyl-CoA) ，并释放出一些能量。最后，辅酶 A 上的乙酰基在三羧酸循环和电子传递链中被氧化成水和二氧化碳，释放出储存的能量，将辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;）还原成NADH&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;/&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===消化===&lt;br /&gt;
{{further|Digestion|Gastrointestinal tract}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：消化和胃肠道&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These [[digestive enzyme]]s include [[protease]]s that digest proteins into amino acids, as well as [[glycoside hydrolase]]s that digest polysaccharides into simple sugars known as [[monosaccharides]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These digestive enzymes include proteases that digest proteins into amino acids, as well as glycoside hydrolases that digest polysaccharides into simple sugars known as monosaccharides.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
大分子不能直接被细胞处理。大分子必须先被分解成较小的单位，才能用于细胞代谢。不同类别的酶被用来消化这些聚合物。这些消化酶包括将蛋白质消化成氨基酸的蛋白酶，以及将多糖消化成单糖的糖苷水解酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Demirel, Yaşar|title=Energy : production, conversion, storage, conservation, and coupling|publisher=Springer|year=2016|isbn=978-3-319-29650-0|edition=Second|location=Lincoln|pages=431|oclc=945435943}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings, while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their [[Gastrointestinal tract|guts]], including the [[stomach]] and [[pancreas]], and [[salivary gland]]s. The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by [[active transport]] proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings, while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their guts, including the stomach and pancreas, and salivary glands. The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by active transport proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
微生物简单直接地将消化酶分泌到周围环境中&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Häse CC, Finkelstein RA | title = Bacterial extracellular zinc-containing metalloproteases | journal = Microbiological Reviews | volume = 57 | issue = 4 | pages = 823–37 | date = December 1993 | pmid = 8302217 | pmc = 372940 | doi = 10.1128/MMBR.57.4.823-837.1993 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gupta R, Gupta N, Rathi P | title = Bacterial lipases: an overview of production, purification and biochemical properties | journal = Applied Microbiology and Biotechnology | volume = 64 | issue = 6 | pages = 763–81 | date = June 2004 | pmid = 14966663 | doi = 10.1007/s00253-004-1568-8 | s2cid = 206934353 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而动物必须通过它们肠道(包括胃、胰腺和唾液腺)中的特定细胞分泌这些酶。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hoyle T | title = The digestive system: linking theory and practice | journal = British Journal of Nursing | volume = 6 | issue = 22 | pages = 1285–91 | year = 1997 | pmid = 9470654 | doi = 10.12968/bjon.1997.6.22.1285 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些细胞外酶释放的氨基酸或糖通过活性转运蛋白被泵入细胞内&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Souba WW, Pacitti AJ | title = How amino acids get into cells: mechanisms, models, menus, and mediators | journal = JPEN. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition | volume = 16 | issue = 6 | pages = 569–78 | year = 1992 | pmid = 1494216 | doi = 10.1177/0148607192016006569 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barrett MP, Walmsley AR, Gould GW | title = Structure and function of facilitative sugar transporters | journal = Current Opinion in Cell Biology | volume = 11 | issue = 4 | pages = 496–502 | date = August 1999 | pmid = 10449337 | doi = 10.1016/S0955-0674(99)80072-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Catabolism schematic.svg|thumb|left|upright=1.35|[[蛋白质]]，[[碳水化合物]]和[[脂肪]]分解代谢的简化概述 ]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===有机化合物的能量===&lt;br /&gt;
{{further|Cellular respiration|Fermentation (biochemistry)|Carbohydrate catabolism|Fat catabolism|Protein catabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：细胞呼吸，发酵（生物化学），碳水化合物分解代谢，脂肪分解代谢和蛋白质分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into [[monosaccharide]]s. Once inside, the major route of breakdown is [[glycolysis]], where sugars such as [[glucose]] and [[fructose]] are converted into [[pyruvic acid|pyruvate]] and some ATP is generated. Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to [[acetyl-CoA]] through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the [[citric acid cycle]]. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases [[carbon dioxide]] as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces [[lactic acid|lactate]], through the enzyme [[lactate dehydrogenase]] re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis. An alternative route for glucose breakdown is the [[pentose phosphate pathway]], which reduces the coenzyme [[NADPH]] and produces [[pentose]] sugars such as [[ribose]], the sugar component of [[nucleic acid]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into monosaccharides. Once inside, the major route of breakdown is glycolysis, where sugars such as glucose and fructose are converted into pyruvate and some ATP is generated. Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to acetyl-CoA through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the citric acid cycle. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases carbon dioxide as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces lactate, through the enzyme lactate dehydrogenase re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis. An alternative route for glucose breakdown is the pentose phosphate pathway, which reduces the coenzyme NADPH and produces pentose sugars such as ribose, the sugar component of nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物分解代谢是将碳水化合物分解成较小的单位的过程。碳水化合物一旦被消化成单糖，通常就被带入细胞。一旦进入细胞内&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bell GI, Burant CF, Takeda J, Gould GW | title = Structure and function of mammalian facilitative sugar transporters | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 268 | issue = 26 | pages = 19161–4 | date = September 1993 | pmid = 8366068 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，分解的主要途径就是糖酵解，其中糖（例如葡萄糖和果糖）被转化为丙酮酸并生成一些ATP。&amp;lt;ref name=Bouche&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bouché C, Serdy S, Kahn CR, Goldfine AB | title = The cellular fate of glucose and its relevance in type 2 diabetes | journal = Endocrine Reviews | volume = 25 | issue = 5 | pages = 807–30 | date = October 2004 | pmid = 15466941 | doi = 10.1210/er.2003-0026 | df = dmy-all | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;丙酮酸是几种代谢途径中的中间体，但大多数通过有氧（含氧）糖酵解转化为乙酰辅酶A并进入三羧酸循环。尽管在三羧酸循环中会产生更多的ATP，但最重要的产物是NADH，它是由 NAD &amp;lt; sup &amp;gt; +  在乙酰辅酶A被氧化后制成的。这种氧化释放出作为废物的二氧化碳。在厌氧条件下，糖酵解产生乳酸盐，即由乳酸脱氢酶将丙酮酸盐转化为乳酸盐，同时将NADH重新氧化为NAD &amp;lt; sup &amp;gt; +  再用于糖酵解。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Alfarouk KO, Verduzco D, Rauch C, Muddathir AK, Adil HH, Elhassan GO, Ibrahim ME, David Polo Orozco J, Cardone RA, Reshkin SJ, Harguindey S | display-authors = 6 | title = Glycolysis, tumor metabolism, cancer growth and dissemination. A new pH-based etiopathogenic perspective and therapeutic approach to an old cancer question | journal = Oncoscience | volume = 1 | issue = 12 | pages = 777–802 | date = 18 December 2014 | pmid = 25621294 | pmc = 4303887 | doi = 10.18632/oncoscience.109 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;葡萄糖分解的另一种途径是磷酸戊糖途径，它还原辅酶NADPH并产生戊糖，如核糖（核酸的糖成分）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by [[hydrolysis]] to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by [[beta oxidation]] to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. ''M. tuberculosis'' can also grow on the lipid [[cholesterol]] as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of ''M. tuberculosis''.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by hydrolysis to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by beta oxidation to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. M. tuberculosis can also grow on the lipid cholesterol as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of M. tuberculosis.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪通过水解作用分解为游离脂肪酸和甘油。甘油进入糖酵解，脂肪酸被 β氧化分解，释放出乙酰辅酶A，然后进入三羧酸循环。脂肪酸在氧化时会释放比碳水化合物更多的能量，因为碳水化合物的结构中含有更多的氧。类固醇也会被一些细菌在类似于 β 氧化的过程中分解，这个分解过程会释放出大量的乙酰辅酶A、丙酰辅酶A和丙酮酸，它们都可以给细胞提供能量。结核杆菌也可以依靠脂质胆固醇这唯一的碳源生长，而且参与胆固醇利用途径的基因已经被证实在结核杆菌感染生命周期的不同阶段都是重要的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wipperman MF, Sampson NS, Thomas ST | title = Pathogen roid rage: cholesterol utilization by Mycobacterium tuberculosis | journal = Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology | volume = 49 | issue = 4 | pages = 269–93 | date = 2014 | pmid = 24611808 | pmc = 4255906 | doi = 10.3109/10409238.2014.895700 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Amino acid]]s are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to [[urea]] and carbon dioxide as a source of energy. The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a [[transaminase]]. The amino group is fed into the [[urea cycle]], leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a [[keto acid]]. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of [[glutamate]] forms α-[[alpha-Ketoglutaric acid|ketoglutarate]]. The [[glucogenic amino acid]]s can also be converted into glucose, through [[gluconeogenesis]] (discussed below).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to urea and carbon dioxide as a source of energy. The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a transaminase. The amino group is fed into the urea cycle, leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a keto acid. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of glutamate forms α-ketoglutarate. The glucogenic amino acids can also be converted into glucose, through gluconeogenesis (discussed below).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸可以用来合成蛋白质和其他生物分子，也可以被氧化成尿素和二氧化碳从而提供能量&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sakami W, Harrington H | title = Amino Acid Metabolism | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 32 | issue =  | pages = 355–98 | year = 1963 | pmid = 14144484 | doi = 10.1146/annurev.bi.32.070163.002035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。氧化途径从转氨酶去除氨基酸上的氨基开始。氨基进入尿素循环，留下酮酸形式的脱氨基碳骨架。其中一些酮酸是三羧酸循环的中间产物，例如谷氨酸的脱氨反应形成 α- 酮戊二酸&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brosnan JT | title = Glutamate, at the interface between amino acid and carbohydrate metabolism | journal = The Journal of Nutrition | volume = 130 | issue = 4S Suppl | pages = 988S–90S | date = April 2000 | pmid = 10736367 | doi = 10.1093/jn/130.4.988S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。葡萄糖原氨基酸也可以通过糖异生作用转化为葡萄糖(具体内容见下文)&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Young VR, Ajami AM | title = Glutamine: the emperor or his clothes? | journal = The Journal of Nutrition | volume = 131 | issue = 9 Suppl | pages = 2449S–59S; discussion 2486S–7S | date = September 2001 | pmid = 11533293 | doi = 10.1093/jn/131.9.2449S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==能量转换==&lt;br /&gt;
===氧化磷酸化===&lt;br /&gt;
{{further|Oxidative phosphorylation|Chemiosmosis|Mitochondrion}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：氧化磷酸化，化学渗透和线粒体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in [[eukaryote]]s by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the [[electron transport chain]]. In [[prokaryote]]s, these proteins are found in the cell's [[bacterial cell structure|inner membrane]]. These proteins use the energy released from passing electrons from [[reducing agent|reduced]] molecules like NADH onto [[oxygen]] to pump [[proton]]s across a membrane.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in eukaryotes by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the electron transport chain. In prokaryotes, these proteins are found in the cell's inner membrane. These proteins use the energy released from passing electrons from reduced molecules like NADH onto oxygen to pump protons across a membrane.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氧化磷酸化中，通过如柠檬酸循环等代谢途径，电子从被消化吸收的食物分子上转移到氧气上，并将产生的能量以ATP的方式储存起来。在真核生物中，这一过程是通过线粒体膜上的一系列膜蛋白来完成的，被称为电子传递链。而在原核生物中，这些蛋白质存在于细胞的内膜中。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hosler JP, Ferguson-Miller S, Mills DA | title = Energy transduction: proton transfer through the respiratory complexes | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 165–87 | year = 2006 | pmid = 16756489 | pmc = 2659341 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.062003.101730 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些蛋白质利用电子从还原性分子(如NADH)传递到氧气所释放的能量来泵送质子穿过细胞膜&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schultz BE, Chan SI | title = Structures and proton-pumping strategies of mitochondrial respiratory enzymes | journal = Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure | volume = 30 | issue =  | pages = 23–65 | year = 2001 | pmid = 11340051 | doi = 10.1146/annurev.biophys.30.1.23 | url = https://authors.library.caltech.edu/1623/1/SCHarbbs01.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATPsyn.gif|thumb|right|[[ATP合成酶]]的作用机制。ATP 显示为红色，ADP 和磷酸显示为粉红色，转柄亚基显示为黑色]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton [[diffusion|concentration difference]] across the membrane and generates an [[electrochemical gradient]]. This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called [[ATP synthase]]. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the [[active site]] of the synthase domain to change shape and phosphorylate [[adenosine diphosphate]]&amp;amp;nbsp;– turning it into ATP.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton concentration difference across the membrane and generates an electrochemical gradient. This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called ATP synthase. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the active site of the synthase domain to change shape and phosphorylate adenosine diphosphate– turning it into ATP.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
将质子泵出线粒体，会在膜上形成质子浓度差，产生电化学梯度。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Capaldi RA, Aggeler R | title = Mechanism of the F(1)F(0)-type ATP synthase, a biological rotary motor | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 27 | issue = 3 | pages = 154–60 | date = March 2002 | pmid = 11893513 | doi = 10.1016/S0968-0004(01)02051-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这种力量促使质子通过ATP合成酶的基座回到线粒体中。质子的流动使柄亚基旋转，从而改变合成酶域的活性位点的形状，使二磷酸腺苷磷酸化--变成ATP&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===无机化合物的能量===&lt;br /&gt;
{{further|Microbial metabolism|Nitrogen cycle}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：微生物代谢和氮循环&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Chemolithotroph]]y is a type of metabolism found in [[prokaryote]]s where energy is obtained from the oxidation of [[inorganic compound]]s. These organisms can use [[hydrogen]], reduced [[sulfur]] compounds (such as [[sulfide]], [[hydrogen sulfide]] and [[thiosulfate]]),&amp;lt;ref name=Physiology1/&amp;gt; [[Iron(II) oxide|ferrous iron (FeII)]] or [[ammonia]] as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as [[oxygen]] or [[nitrite]]. These microbial processes are important in global [[biogeochemical cycle]]s such as [[acetogenesis]], [[nitrification]] and [[denitrification]] and are critical for [[fertility (soil)|soil fertility]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Chemolithotrophy is a type of metabolism found in prokaryotes where energy is obtained from the oxidation of inorganic compounds. These organisms can use hydrogen, reduced sulfur compounds (such as sulfide, hydrogen sulfide and thiosulfate), or ammonia as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as oxygen or nitrite. These microbial processes are important in global biogeochemical cycles such as acetogenesis, nitrification and denitrification and are critical for soil fertility.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
化能无机营养是在原核生物中发现的一种新陈代谢，其能量来自于无机化合物的氧化。这些生物可以利用氢气、&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Friedrich B, Schwartz E | title = Molecular biology of hydrogen utilization in aerobic chemolithotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 47 | issue =  | pages = 351–83 | year = 1993 | pmid = 8257102 | doi = 10.1146/annurev.mi.47.100193.002031 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 还原硫化合物(如硫化物、硫化氢和硫代硫酸酯&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Weber KA, Achenbach LA, Coates JD | title = Microorganisms pumping iron: anaerobic microbial iron oxidation and reduction | journal = Nature Reviews. Microbiology | volume = 4 | issue = 10 | pages = 752–64 | date = October 2006 | pmid = 16980937 | doi = 10.1038/nrmicro1490 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1203&amp;amp;context=bioscifacpub | s2cid = 8528196 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;)或氨&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Jetten MS, Strous M, van de Pas-Schoonen KT, Schalk J, van Dongen UG, van de Graaf AA, Logemann S, Muyzer G, van Loosdrecht MC, Kuenen JG | display-authors = 6 | title = The anaerobic oxidation of ammonium | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 22 | issue = 5 | pages = 421–37 | date = December 1998 | pmid = 9990725 | doi = 10.1111/j.1574-6976.1998.tb00379.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;作为还原力的来源，它们从这些化合物与氧或亚硝酸盐等电子接受体的氧化作用中获得能量。这些微生物过程&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Simon J | title = Enzymology and bioenergetics of respiratory nitrite ammonification | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 26 | issue = 3 | pages = 285–309 | date = August 2002 | pmid = 12165429 | doi = 10.1111/j.1574-6976.2002.tb00616.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;在全球生物地球化学循环（如乙酰化、硝化和反硝化）中非常重要，对土壤肥力也很关键&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Conrad R | title = Soil microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO) | journal = Microbiological Reviews | volume = 60 | issue = 4 | pages = 609–40 | date = December 1996 | pmid = 8987358 | pmc = 239458 | doi = 10.1128/MMBR.60.4.609-640.1996 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barea JM, Pozo MJ, Azcón R, Azcón-Aguilar C | title = Microbial co-operation in the rhizosphere | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 56 | issue = 417 | pages = 1761–78 | date = July 2005 | pmid = 15911555 | doi = 10.1093/jxb/eri197 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===光能 ===&lt;br /&gt;
{{further|Phototroph|Photophosphorylation|Chloroplast}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光养，光磷酸化和叶绿体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by [[plant]]s, [[cyanobacteria]], [[purple bacteria]], [[green sulfur bacteria]] and some [[protist]]s. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by plants, cyanobacteria, purple bacteria, green sulfur bacteria and some protists. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
阳光中的能量被植物、蓝藻、紫细菌、绿硫细菌和一些原生生物所吸收。这个过程通常与二氧化碳转化为有机化合物相结合，这是光合作用的一部分，下文将对此进行讨论。然而，原核生物的能量捕获和碳固定系统可以单独运作，因为紫色细菌和绿硫细菌可以利用阳光作为能源，同时在碳固定和有机化合物发酵之间转换&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = van der Meer MT, Schouten S, Bateson MM, Nübel U, Wieland A, Kühl M, de Leeuw JW, Sinninghe Damsté JS, Ward DM | display-authors = 6 | title = Diel variations in carbon metabolism by green nonsulfur-like bacteria in alkaline siliceous hot spring microbial mats from Yellowstone National Park | journal = Applied and Environmental Microbiology | volume = 71 | issue = 7 | pages = 3978–86 | date = July 2005 | pmid = 16000812 | pmc = 1168979 | doi = 10.1128/AEM.71.7.3978-3986.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tichi MA, Tabita FR | title = Interactive control of Rhodobacter capsulatus redox-balancing systems during phototrophic metabolism | journal = Journal of Bacteriology | volume = 183 | issue = 21 | pages = 6344–54 | date = November 2001 | pmid = 11591679 | pmc = 100130 | doi = 10.1128/JB.183.21.6344-6354.2001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis. The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called [[photosynthetic reaction centre]]s. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of [[photosynthetic pigment]] present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis. The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called photosynthetic reaction centres. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of photosynthetic pigment present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在许多生物体中，太阳能的获取在原理上类似于氧化磷酸化，因为它涉及到以质子浓度梯度的形式储存能量。这种质子动力驱动 ATP 的合成&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter | name-list-style = vanc |date=2002|chapter =Energy Conversion: Mitochondria and Chloroplasts|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21063/|title =Molecular Biology of the Cell. 4th edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。驱动这种电子传递链所需的电子来自于聚光蛋白质，这种蛋白质被叫做光合反应中心。根据存在的光合色素的性质，反应中心分为两种类型。大多数光合细菌只有一种类型，而植物和蓝藻有两种类型&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Allen JP, Williams JC | title = Photosynthetic reaction centers | journal = FEBS Letters | volume = 438 | issue = 1–2 | pages = 5–9 | date = October 1998 | pmid = 9821949 | doi = 10.1016/S0014-5793(98)01245-9 | s2cid = 21596537 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, [[photosystem|photosystem II]] uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the [[cytochrome b6f complex]], which uses their energy to pump protons across the [[thylakoid]] membrane in the [[chloroplast]]. These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through [[photosystem|photosystem I]] and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+.&amp;lt;/sup&amp;gt;f. These cooenzyme can be used in the [[Calvin cycle]], which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, photosystem II uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the cytochrome b6f complex, which uses their energy to pump protons across the thylakoid membrane in the chloroplast. These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through photosystem I and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt; sup &amp;gt; +  .fThese cooenzyme can be used in the Calvin cycle, which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在植物、藻类和蓝藻中，光系统 II 利用光能将电子从水中移走，释放出氧气。然后电子流向细胞色素b6f蛋白复合体，后者利用它们的能量穿过叶绿体中的类囊体膜，泵入质子&amp;lt;ref name=Nelson2004/&amp;gt;。这些质子在驱动ATP合成酶时通过膜向后移动，就像之前一样。然后电子流经光系统I，可以用来减少辅酶NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Munekage Y, Hashimoto M, Miyake C, Tomizawa K, Endo T, Tasaka M, Shikanai T | title = Cyclic electron flow around photosystem I is essential for photosynthesis | journal = Nature | volume = 429 | issue = 6991 | pages = 579–82 | date = June 2004 | pmid = 15175756 | doi = 10.1038/nature02598 | bibcode = 2004Natur.429..579M | s2cid = 4421776 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些辅酶可用于[[卡尔文循环]](下文将对此进行讨论)，或被循环用于进一步生成ATP。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==合成代谢==&lt;br /&gt;
{{further|Anabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Anabolism''' is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as [[amino acid]]s, [[monosaccharide]]s, [[Terpenoid|isoprenoids]] and [[nucleotide]]s, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s, [[lipid]]s and [[nucleic acid]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as amino acids, monosaccharides, isoprenoids and nucleotides, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as proteins, polysaccharides, lipids and nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
合成代谢是一系列建设性的新陈代谢过程，在这一系列过程中分解代谢所释放的能量被用来合成复杂的分子。一般来说，组成细胞结构的复杂分子是由小而简单的前体逐步构成的。合成代谢包括三个基本阶段。首先是氨基酸、单糖、异戊二烯和核苷酸等前体的产生，其次是利用ATP产生的能量将它们活化成活性形式，第三是将这些前体组装成复杂的分子，如蛋白质、多糖、脂质和核酸&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;{{cite web|last=Mandal|first=Ananya| name-list-style = vanc |date=2009-11-26|title=What is Anabolism?|url=https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Anabolism.aspx|access-date=2020-07-04|website=News-Medical.net|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. [[Autotroph]]s such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like [[carbon dioxide]] and water.  [[Heterotroph]]s, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. Autotrophs such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like carbon dioxide and water.  Heterotrophs, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体的合成代谢根据其细胞中构建分子的来源而有所不同。植物等自养生物可以在细胞中利用二氧化碳和水等简单分子中构建复杂的有机分子（如多糖和蛋白质）。而异养生物则需要更复杂的物质来源（如单糖和氨基酸）才能产生这些复杂的分子。生物可以根据其能量的最终来源进一步分类: 光自养生物和光异养生物从光中获得能量，而化能自养生物和化能异养生物从无机氧化反应中获得能量&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===碳固定 ===&lt;br /&gt;
{{further|Photosynthesis|Carbon fixation|Chemosynthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光合作用，碳固定和化学合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Plagiomnium affine laminazellen.jpeg|thumb|含叶绿体（绿色）的植物细胞（以紫色壁为边界），叶绿体是光合作用的部位]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and [[carbon dioxide]] (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the [[photosynthetic reaction centre]]s, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into [[glycerate 3-phosphate]], which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme [[RuBisCO]] as part of the [[Calvin cycle|Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle]]. Three types of photosynthesis occur in plants, [[C3 carbon fixation]], [[C4 carbon fixation]] and [[Crassulacean acid metabolism|CAM photosynthesis]]. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and carbon dioxide (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the photosynthetic reaction centres, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into glycerate 3-phosphate, which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme RuBisCO as part of the Calvin – Benson cycle.[64] Three types of photosynthesis occur in plants, C3 carbon fixation, C4 carbon fixation and CAM photosynthesis. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO2 directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO2 into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
光合作用就是依靠阳光和二氧化碳(CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;)合成碳水化合物。在植物中，蓝细菌和藻类的含氧光合作用使水分解，排出氧气。如前所述，这一过程利用光合反应中心产生的ATP和NADPH将CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;转化为三磷酸甘油酯，然后再转化为葡萄糖。这个固碳反应作为卡尔文-本森Calvin – Benson 循环的一部分是在RuBisCO酶的催化下进行的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Miziorko HM, Lorimer GH | title = Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 52 | issue =  | pages = 507–35 | year = 1983 | pmid = 6351728 | doi = 10.1146/annurev.bi.52.070183.002451 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。植物有三种类型的光合作用:C3固碳、C4固碳和CAM光合作用。它们的不同之处在于二氧化碳进入卡尔文循环的路径不同，C3植物直接固定二氧化碳，而C4和CAM植物首先将二氧化碳吸收到其他化合物中，以适应强烈的阳光和干燥的环境&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dodd AN, Borland AM, Haslam RP, Griffiths H, Maxwell K | title = Crassulacean acid metabolism: plastic, fantastic | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 53 | issue = 369 | pages = 569–80 | date = April 2002 | pmid = 11886877 | doi = 10.1093/jexbot/53.369.569 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic [[prokaryote]]s the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle, a [[Reverse Krebs cycle|reversed citric acid]] cycle, or the carboxylation of acetyl-CoA. Prokaryotic [[Chemotroph|chemoautotrophs]] also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic prokaryotes the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin– Benson cycle, a reversed citric acid cycle, or the carboxylation of acetyl-CoA. Prokaryotic chemoautotrophs also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在能够光合作用的原核生物中，碳固定的机制更加多样。对它们而言，二氧化碳可以通过Calvin– Benson循环、反向三羧酸循环&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hügler M, Wirsen CO, Fuchs G, Taylor CD, Sievert SM | title = Evidence for autotrophic CO2 fixation via the reductive tricarboxylic acid cycle by members of the epsilon subdivision of proteobacteria | journal = Journal of Bacteriology | volume = 187 | issue = 9 | pages = 3020–7 | date = May 2005 | pmid = 15838028 | pmc = 1082812 | doi = 10.1128/JB.187.9.3020-3027.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;或乙酰辅酶A的羧化作用得到固定。原核化能自养生物也通过Calvin– Benson环固定CO &amp;lt; sub &amp;gt; 2 &amp;lt;/sub &amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Strauss G, Fuchs G | title = Enzymes of a novel autotrophic CO2 fixation pathway in the phototrophic bacterium Chloroflexus aurantiacus, the 3-hydroxypropionate cycle | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 215 | issue = 3 | pages = 633–43 | date = August 1993 | pmid = 8354269 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1993.tb18074.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，但它们利用无机化合物的能量来驱动反应&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Shively JM, van Keulen G, Meijer WG | title = Something from almost nothing: carbon dioxide fixation in chemoautotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 52 | issue =  | pages = 191–230 | year = 1998 | pmid = 9891798 | doi = 10.1146/annurev.micro.52.1.191 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===碳水化合物和聚糖 ===&lt;br /&gt;
{{further|Gluconeogenesis|Glyoxylate cycle|Glycogenesis|Glycosylation}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：糖异生，乙醛酸循环，糖异生和糖基化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into [[monosaccharide]]s such as [[glucose]] and then used to assemble [[polysaccharide]]s such as [[starch]]. The generation of [[glucose]] from compounds like [[pyruvate]], [[lactic acid|lactate]], [[glycerol]], [[glycerate 3-phosphate]] and [[amino acid]]s is called [[gluconeogenesis]]. Gluconeogenesis converts pyruvate to [[glucose-6-phosphate]] through a series of intermediates, many of which are shared with [[glycolysis]]. However, this pathway is not simply [[glycolysis]] run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a [[futile cycle]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into monosaccharides such as glucose and then used to assemble polysaccharides such as starch. The generation of glucose from compounds like pyruvate, lactate, glycerol, glycerate 3-phosphate and amino acids is called gluconeogenesis. Gluconeogenesis converts pyruvate to glucose-6-phosphate through a series of intermediates, many of which are shared with glycolysis.However, this pathway is not simply glycolysis run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a futile cycle.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在碳水化合物合成代谢过程中，简单的有机酸可转化为葡萄糖等单糖，再用于合成淀粉等多糖。由丙酮酸、乳酸、甘油、3-磷酸甘油酸和氨基酸等化合物生成葡萄糖称为葡萄糖异生。糖异生作用通过一系列中间产物将丙酮酸转化为葡萄糖-6-磷酸，其中许多中间产物与糖酵解过程相同&amp;lt;ref name=Bouche/&amp;gt;。然而，这一途径并不是简单的糖酵解逆向运行，因为有几个步骤是由非糖酵解酶催化的。这很重要，因为它使得葡萄糖的形成和分解可以分别被调节，而且防止了两条途径在无效循环中同时运行&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Boiteux A, Hess B | title = Design of glycolysis | journal = Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences | volume = 293 | issue = 1063 | pages = 5–22 | date = June 1981 | pmid = 6115423 | doi = 10.1098/rstb.1981.0056 | doi-access = free | bibcode = 1981RSPTB.293....5B }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pilkis SJ, el-Maghrabi MR, Claus TH | title = Fructose-2,6-bisphosphate in control of hepatic gluconeogenesis. From metabolites to molecular genetics | journal = Diabetes Care | volume = 13 | issue = 6 | pages = 582–99 | date = June 1990 | pmid = 2162755 | doi = 10.2337/diacare.13.6.582 | s2cid = 44741368 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in [[vertebrate]]s such as humans the [[fatty acid]]s in these stores cannot be converted to glucose through [[gluconeogenesis]] as these organisms cannot convert acetyl-CoA into [[pyruvate]]; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery. As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce [[Ketone body|ketone bodies]] from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids.In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the [[glyoxylate cycle]], which bypasses the [[decarboxylation]] step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to [[oxaloacetate]], where it can be used for the production of glucose. Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in vertebrates such as humans the fatty acids in these stores cannot be converted to glucose through gluconeogenesis as these organisms cannot convert acetyl-CoA into pyruvate; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery. As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce ketone bodies from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids. In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the glyoxylate cycle, which bypasses the decarboxylation step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to oxaloacetate, where it can be used for the production of glucose. Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood. &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然脂肪是储存能量的一种常见方式，但在脊椎动物(如人类)体内储存的脂肪酸不能通过葡萄糖异生作用转化为葡萄糖，因为这些生物不能将乙酰辅酶A转化为丙酮酸;植物有必要的酶催化机制，而动物没有&amp;lt;ref name=Ensign&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ensign SA | title = Revisiting the glyoxylate cycle: alternate pathways for microbial acetate assimilation | journal = Molecular Microbiology | volume = 61 | issue = 2 | pages = 274–6 | date = July 2006 | pmid = 16856935 | doi = 10.1111/j.1365-2958.2006.05247.x | s2cid = 39986630 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。因此，在长期饥饿后，脊椎动物需要从脂肪酸中产生酮体，以取代大脑等不能代谢脂肪酸的组织中的葡萄糖。在其他生物体如植物和细菌中，这个代谢问题是靠乙醛酸循环来解决的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Finn PF, Dice JF | title = Proteolytic and lipolytic responses to starvation | journal = Nutrition | volume = 22 | issue = 7–8 | pages = 830–44 | year = 2006 | pmid = 16815497 | doi = 10.1016/j.nut.2006.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。乙醛酸循环绕过三羧酸循环中的脱羧步骤，并将乙酰辅酶a转化为草酰乙酸，在那里它可以用来生产葡萄糖。除了脂肪&amp;lt;ref name=Ensign/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg HL, Krebs HA | title = Synthesis of cell constituents from C2-units by a modified tricarboxylic acid cycle | journal = Nature | volume = 179 | issue = 4568 | pages = 988–91 | date = May 1957 | pmid = 13430766 | doi = 10.1038/179988a0 | s2cid = 40858130 | bibcode = 1957Natur.179..988K }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，葡萄糖也作为一种能量资源储存在大多数组织中，一般会通过它的糖化来维持血液中的葡萄糖水平&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Evans|first1=Rhys D.|last2=Heather|first2=Lisa C. | name-list-style = vanc |date=June 2016|title=Metabolic pathways and abnormalities|journal=Surgery (Oxford)|volume=34|issue=6|pages=266–272|doi=10.1016/j.mpsur.2016.03.010|issn=0263-9319|url=https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:84c0a8e7-38e9-4de2-ba19-9f129a07987a}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and [[glycan]]s are made by the sequential addition of monosaccharides by [[glycosyltransferase]] from a reactive sugar-phosphate donor such as [[uridine diphosphate glucose]] (UDP-Glc) to an acceptor [[hydroxyl]] group on the growing polysaccharide. As any of the [[hydroxyl]] groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures. The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called [[oligosaccharyltransferase]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and glycans are made by the sequential addition of monosaccharides by glycosyltransferase from a reactive sugar-phosphate donor such as uridine diphosphate glucose (UDP-Glc) to an acceptor hydroxyl group on the growing polysaccharide. As any of the hydroxyl groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures. The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called oligosaccharyltransferases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
多糖和聚糖是在糖基转移酶作用下，将单糖从活性糖-磷酸盐供体（如尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-Glc)）依次加入到生长中的多糖的受体羟基上形成的。由于底物环上的任何羟基都可以作为受体，所以产生的多糖会有直链或支链结构&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Freeze|first1=Hudson H. | name-list-style = vanc | chapter =Glycosylation Precursors|date=2015|url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK453043/| title = Essentials of Glycobiology|editor-last=Varki|editor-first=Ajit|edition=3rd|place=Cold Spring Harbor (NY)|publisher=Cold Spring Harbor Laboratory Press|pmid=28876856|access-date=2020-07-08|last2=Hart|first2=Gerald W.|last3=Schnaar|first3=Ronald L.|doi=10.1101/glycobiology.3e.005 |doi-broken-date=1 November 2020 |editor2-last=Cummings|editor2-first=Richard D.|editor3-last=Esko|editor3-first=Jeffrey D.|editor4-last=Stanley|editor4-first=Pamela }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。产生的多糖本身具有结构或代谢功能，还可以通过低聚糖转移酶转移到脂质和蛋白质中&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Opdenakker G, Rudd PM, Ponting CP, Dwek RA | title = Concepts and principles of glycobiology | journal = FASEB Journal | volume = 7 | issue = 14 | pages = 1330–7 | date = November 1993 | pmid = 8224606 | doi = 10.1096/fasebj.7.14.8224606 | s2cid = 10388991 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = McConville MJ, Menon AK | title = Recent developments in the cell biology and biochemistry of glycosylphosphatidylinositol lipids (review) | journal = Molecular Membrane Biology | volume = 17 | issue = 1 | pages = 1–16 | year = 2000 | pmid = 10824734 | doi = 10.1080/096876800294443 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===脂肪酸，类异戊二烯和固醇===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Fatty acid synthesis|Steroid metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：脂肪酸合成和类固醇代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Sterol synthesis.svg|thumb|right|upright=1.6|具有中间体[[异戊烯基焦磷酸酯]]（IPP），[[二甲基烯丙基焦磷酸酯]]（DMAPP），[[香叶基焦磷酸酯]]（GPP）和[[角鲨烯的类固醇]]合成途径的简化版本。为了清晰起见，省略了一些中间步骤。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by [[fatty acid synthase]]s that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, [[dehydration reaction|dehydrate]] it to an [[alkene]] group and then reduce it again to an [[alkane]] group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein, while in plant [[plastid]]s and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by fatty acid synthases that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, dehydrate it to an alkene group and then reduce it again to an alkane group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein, while in plant plastids and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸是由脂肪酸合成酶聚合并还原乙酰辅酶A单元制成的。脂肪酸中的酰基链通过一些反应的循环得以延伸，这些反应包括:添加酰基，将其还原为醇，脱水成烯烃基团，然后再还原为烷烃基团。脂肪酸生物合成的酶可以分为两类：在动物和真菌中，所有脂肪酸合成酶的反应都是由单一的多功能I型蛋白来完成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Chirala SS, Wakil SJ | title = Structure and function of animal fatty acid synthase | journal = Lipids | volume = 39 | issue = 11 | pages = 1045–53 | date = November 2004 | pmid = 15726818 | doi = 10.1007/s11745-004-1329-9 | s2cid = 4043407 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而在植物的质体和细菌中，则由单独的II型酶来完成每一步&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = White SW, Zheng J, Zhang YM | title = The structural biology of type II fatty acid biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 74 | issue =  | pages = 791–831 | year = 2005 | pmid = 15952903 | doi = 10.1146/annurev.biochem.74.082803.133524 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ohlrogge JB, Jaworski JG | title = Regulation of Fatty Acid Synthesis | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 48 | issue =  | pages = 109–136 | date = June 1997 | pmid = 15012259 | doi = 10.1146/annurev.arplant.48.1.109 | s2cid = 46348092 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Terpene]]s and [[terpenoid|isoprenoids]] are a large class of lipids that include the [[carotenoid]]s and form the largest class of plant [[natural product]]s. These compounds are made by the assembly and modification of [[isoprene]] units donated from the reactive precursors [[isopentenyl pyrophosphate]] and [[dimethylallyl pyrophosphate]]. These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the [[mevalonate pathway]] produces these compounds from acetyl-CoA, while in plants and bacteria the [[non-mevalonate pathway]] uses pyruvate and [[glyceraldehyde 3-phosphate]] as substrates. One important reaction that uses these activated isoprene donors is [[steroid biosynthesis|sterol biosynthesis]]. Here, the isoprene units are joined together to make [[squalene]] and then folded up and formed into a set of rings to make [[lanosterol]]. Lanosterol can then be converted into other sterol such as [[cholesterol]] and [[ergosterol]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Terpenes and isoprenoids are a large class of lipids that include the carotenoids and form the largest class of plant natural products. These compounds are made by the assembly and modification of isoprene units donated from the reactive precursors isopentenyl pyrophosphate and dimethylallyl pyrophosphate. These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the mevalonate pathway produces these compounds from acetyl-CoA, while in plants and bacteria the non-mevalonate pathway uses pyruvate and glyceraldehyde 3-phosphate as substrates. One important reaction that uses these activated isoprene donors is sterol biosynthesis. Here, the isoprene units are joined together to make squalene and then folded up and formed into a set of rings to make lanosterol. Lanosterol can then be converted into other sterol such as cholesterol and ergosterol.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
萜烯和异戊二烯是一大类脂类，包括类胡萝卜素，也是最大的一类植物天然产品&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dubey VS, Bhalla R, Luthra R | title = An overview of the non-mevalonate pathway for terpenoid biosynthesis in plants | journal = Journal of Biosciences | volume = 28 | issue = 5 | pages = 637–46 | date = September 2003 | pmid = 14517367 | doi = 10.1007/BF02703339 | url = http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | url-status = dead | s2cid = 27523830 | archive-url = https://web.archive.org/web/20070415213325/http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | df =  | archive-date = 15 April 2007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些化合物是由反应性前体焦磷酸异戊烯酯和焦磷酸二甲基烯丙基酯所提供的异戊二烯单元组装和改性而成。这些前体可以靠不同的途径制造&amp;lt;ref name=Kuzuyama&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kuzuyama T, Seto H | title = Diversity of the biosynthesis of the isoprene units | journal = Natural Product Reports | volume = 20 | issue = 2 | pages = 171–83 | date = April 2003 | pmid = 12735695 | doi = 10.1039/b109860h }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在动物和古生物中，甲戊二酸途径从乙酰辅酶A产生这些化合物&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Grochowski LL, Xu H, White RH | title = Methanocaldococcus jannaschii uses a modified mevalonate pathway for biosynthesis of isopentenyl diphosphate | journal = Journal of Bacteriology | volume = 188 | issue = 9 | pages = 3192–8 | date = May 2006 | pmid = 16621811 | pmc = 1447442 | doi = 10.1128/JB.188.9.3192-3198.2006 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而在植物和细菌中，非甲戊二酸途径使用丙酮酸和甘油醛3-磷酸作为底物。使用这些活化的异戊二烯供体的一个重要反应是固醇的生物合成&amp;lt;ref name=Kuzuyama/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lichtenthaler HK | title = The 1-Deoxy-D-Xylulose-5-Phosphate Pathway of Isoprenoid Biosynthesis in Plants | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 50 | issue =  | pages = 47–65 | date = June 1999 | pmid = 15012203 | doi = 10.1146/annurev.arplant.50.1.47 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在该反应中，异戊二烯单元连接在一起，制成角鲨烯，然后折叠起来形成一组环，制成羊毛固醇&amp;lt;ref name=Schroepfer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schroepfer GJ | title = Sterol biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 50 | issue =  | pages = 585–621 | year = 1981 | pmid = 7023367 | doi = 10.1146/annurev.bi.50.070181.003101 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。羊毛固醇随后可转化为其他固醇，如胆固醇和麦角固醇&amp;lt;ref name=Schroepfer/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lees ND, Skaggs B, Kirsch DR, Bard M | title = Cloning of the late genes in the ergosterol biosynthetic pathway of Saccharomyces cerevisiae--a review | journal = Lipids | volume = 30 | issue = 3 | pages = 221–6 | date = March 1995 | pmid = 7791529 | doi = 10.1007/BF02537824 | s2cid = 4019443 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===蛋白质类 ===&lt;br /&gt;
{{further|Protein biosynthesis|Amino acid synthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质生物合成和氨基酸合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine [[essential amino acid]]s must be obtained from food. Some simple [[parasite]]s, such as the bacteria ''[[Mycoplasma pneumoniae]]'', lack all amino acid synthesis and take their amino acids directly from their hosts. All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by [[glutamate]] and [[glutamine]]. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then [[Transaminase|transaminated]] to form an amino acid.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine essential amino acids must be obtained from food. All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by glutamate and glutamine. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then transaminated to form an amino acid.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体合成这20种常见氨基酸的能力各不相同。大多数细菌和植物都能合成这20种氨基酸，但哺乳动物只能合成11种非必需氨基酸，因此必须从食物中获得9种必需氨基酸&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;。所有的氨基酸都是由糖酵解、三羧酸循环或磷酸戊糖途径的中间产物合成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Himmelreich R, Hilbert H, Plagens H, Pirkl E, Li BC, Herrmann R | title = Complete sequence analysis of the genome of the bacterium Mycoplasma pneumoniae | journal = Nucleic Acids Research | volume = 24 | issue = 22 | pages = 4420–49 | date = November 1996 | pmid = 8948633 | pmc = 146264 | doi = 10.1093/nar/24.22.4420 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。氮由谷氨酸和谷氨酰胺提供。非关键氨基酸的合成取决于适当的α-酮酸的形成，它可以转氨基形成氨基酸&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1 = Guyton |first1 = Arthur C. | first2 = John E. | last2 = Hall | name-list-style = vanc |title=Textbook of Medical Physiology |url=https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu |url-access=limited |publisher=Elsevier |year=2006 |location=Philadelphia |pages=[https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu/page/n889 855]–6 |isbn=978-0-7216-0240-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of [[peptide bond]]s. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its [[primary structure]]. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a [[transfer RNA]] molecule through an [[ester]] bond. This [[aminoacyl-tRNA]] precursor is produced in an [[Adenosine triphosphate|ATP]]-dependent reaction carried out by an [[aminoacyl tRNA synthetase]] This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the [[ribosome]], which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a [[messenger RNA]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of peptide bonds. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its primary structure. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a transfer RNA molecule through an ester bond. This aminoacyl-tRNA precursor is produced in an ATP-dependent reaction carried out by an aminoacyl tRNA synthetase. This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the ribosome, which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a messenger RNA.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸通过肽键链连接成蛋白质。每种不同的蛋白质都有一个独特的氨基酸残基序列：这就是它的主要结构。就像字母表的字母可以组合成无穷无尽的各种单词一样，氨基酸也能以不同的序列连接起来，形成种类繁多的蛋白质。蛋白质是由氨基酸制成的，这些氨基酸通过酯键附着在转运RNA(tRNA)分子上而被激活。氨基酰tRNA前体是在靠氨基酰tRNA合成酶进行的ATP依赖性反应中产生的.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ibba M, Söll D | title = The renaissance of aminoacyl-tRNA synthesis | journal = EMBO Reports | volume = 2 | issue = 5 | pages = 382–7 | date = May 2001 | pmid = 11375928 | pmc = 1083889 | doi = 10.1093/embo-reports/kve095 | url = http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid={A158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0} | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20110501181419/http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid=%7BA158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0%7D | df =  | archive-date = 1 May 2011 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然后，这种氨基酰tRNA成为核糖体的底物，核糖体利用信使RNA中的序列信息将氨基酸连接到伸长的蛋白质链上&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lengyel P, Söll D | title = Mechanism of protein biosynthesis | journal = Bacteriological Reviews | volume = 33 | issue = 2 | pages = 264–301 | date = June 1969 | pmid = 4896351 | pmc = 378322 | doi = 10.1128/MMBR.33.2.264-301.1969 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===核苷酸的合成和补救途径 ===&lt;br /&gt;
{{further|Nucleotide salvage|Pyrimidine biosynthesis|Purine#Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：核苷酸补救途径，嘧啶的生物合成和嘌呤§代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and [[formic acid]] in pathways that require large amounts of metabolic energy. Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides. [[Purine]]s are synthesized as [[nucleoside]]s (bases attached to [[ribose]]). Both [[adenine]] and [[guanine]] are made from the precursor nucleoside [[inosine]] monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids [[glycine]], [[glutamine]], and [[aspartic acid]], as well as [[formate]] transferred from the [[coenzyme]] [[folic acid|tetrahydrofolate]]. [[Pyrimidine]]s, on the other hand, are synthesized from the base [[Pyrimidinecarboxylic acid|orotate]], which is formed from glutamine and aspartate.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and formic acid in pathways that require large amounts of metabolic energy. Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides. Purines are synthesized as nucleosides (bases attached to ribose). Both adenine and guanine are made from the precursor nucleoside inosine monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids glycine, glutamine, and aspartic acid, as well as formate transferred from the coenzyme tetrahydrofolate. Pyrimidines, on the other hand, are synthesized from the base orotate, which is formed from glutamine and aspartate.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸由氨基酸、二氧化碳和甲酸在需要大量代谢能量的途径中生成&amp;lt;ref name=Rudolph&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rudolph FB | title = The biochemistry and physiology of nucleotides | journal = The Journal of Nutrition | volume = 124 | issue = 1 Suppl | pages = 124S–127S | date = January 1994 | pmid = 8283301 | doi = 10.1093/jn/124.suppl_1.124S }} {{cite journal | vauthors = Zrenner R, Stitt M, Sonnewald U, Boldt R | title = Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants | journal = Annual Review of Plant Biology | volume = 57 | issue =  | pages = 805–36 | year = 2006 | pmid = 16669783 | doi = 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。因此，大多数生物体都有有效的系统来挽救预先形成的核苷酸&amp;lt;ref name=Rudolph/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Stasolla C, Katahira R, Thorpe TA, Ashihara H | title = Purine and pyrimidine nucleotide metabolism in higher plants | journal = Journal of Plant Physiology | volume = 160 | issue = 11 | pages = 1271–95 | date = November 2003 | pmid = 14658380 | doi = 10.1078/0176-1617-01169 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。嘌呤以核苷的形式合成(碱基附着在核糖上)。腺嘌呤和鸟嘌呤都是由一磷酸核苷肌苷前体合成的&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid 22531138&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies O, Mendes P, Smallbone K, Malys N | title = Characterisation of multiple substrate-specific (d)ITP/(d)XTPase and modelling of deaminated purine nucleotide metabolism | journal = BMB Reports | volume = 45 | issue = 4 | pages = 259–64 | date = April 2012 | pmid = 22531138 | doi = 10.5483/BMBRep.2012.45.4.259 | url = http://wrap.warwick.ac.uk/49510/1/WRAP_Malys_%5B45-4%5D1204261917_%28259-264%29BMB_11-169.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而前体是由甘氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸的原子合成的，从辅酶四氢叶酸转移来的甲酸酯也是如此。另一方面，嘧啶是由磷酸基合成的，而磷酸基是由谷氨酰胺和天门冬氨酸形成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith JL | title = Enzymes of nucleotide synthesis | journal = Current Opinion in Structural Biology | volume = 5 | issue = 6 | pages = 752–7 | date = December 1995 | pmid = 8749362 | doi = 10.1016/0959-440X(95)80007-7 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==异种生物学和氧化还原代谢 ==&lt;br /&gt;
{{further|Xenobiotic metabolism|Drug metabolism|Alcohol metabolism|Antioxidant}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：异生物质代谢，药物代谢，酒精代谢和抗氧化剂&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called [[xenobiotic]]s. Xenobiotics such as [[drug|synthetic drugs]], [[poison|natural poisons]] and [[antibiotic]]s are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include [[cytochrome P450|cytochrome P450 oxidases]], [[Glucuronosyltransferase|UDP-glucuronosyltransferases]], and [[glutathione S-transferase|glutathione ''S''-transferases]]. This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In [[ecology]], these reactions are particularly important in microbial [[biodegradation]] of pollutants and the [[bioremediation]] of contaminated land and oil spills. Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even [[persistent organic pollutant]]s such as [[organochloride]] compounds.&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called xenobiotics. Xenobiotics such as synthetic drugs, natural poisons and antibiotics are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include cytochrome P450 oxidases, UDP-glucuronosyltransferases, and glutathione S-transferases. This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In ecology, these reactions are particularly important in microbial biodegradation of pollutants and the bioremediation of contaminated land and oil spills. Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even persistent organic pollutants such as organochloride compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的生物都不断地接触到它们不能进食的化合物，如果它们在细胞中积累这些化合物就会被伤害，因为它们没有新陈代谢功能。这些具有潜在破坏性的化合物被称为异生物质&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Testa B, Krämer SD | title = The biochemistry of drug metabolism--an introduction: part 1. Principles and overview | journal = Chemistry &amp;amp; Biodiversity | volume = 3 | issue = 10 | pages = 1053–101 | date = October 2006 | pmid = 17193224 | doi = 10.1002/cbdv.200690111 | s2cid = 28872968 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。合成药物、天然毒物和抗生素等异生物质是通过一系列异生物质代谢酶来解毒的。在人体中，这些酶包括细胞色素 P450氧化酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Danielson PB | title = The cytochrome P450 superfamily: biochemistry, evolution and drug metabolism in humans | journal = Current Drug Metabolism | volume = 3 | issue = 6 | pages = 561–97 | date = December 2002 | pmid = 12369887 | doi = 10.2174/1389200023337054 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;、UDP-葡萄糖醛酸转移酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = King CD, Rios GR, Green MD, Tephly TR | title = UDP-glucuronosyltransferases | journal = Current Drug Metabolism | volume = 1 | issue = 2 | pages = 143–61 | date = September 2000 | pmid = 11465080 | doi = 10.2174/1389200003339171 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;和谷胱甘肽 s- 转移酶。这套酶系统的作用分为三个阶段&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sheehan D, Meade G, Foley VM, Dowd CA | title = Structure, function and evolution of glutathione transferases: implications for classification of non-mammalian members of an ancient enzyme superfamily | journal = The Biochemical Journal | volume = 360 | issue = Pt 1 | pages = 1–16 | date = November 2001 | pmid = 11695986 | pmc = 1222196 | doi = 10.1042/0264-6021:3600001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，首先氧化异生物质(第一阶段) ，然后将水溶性基团共轭到分子上(第二阶段)。经过降解的水溶性异生物质随后会从细胞中泵出，对多细胞生物来说，还会在排出之前进一步代谢(第三阶段)。在生态学中，这些反应在微生物对污染物的生物降解以及污染土地和溢油的生物修复中尤为重要&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Galvão TC, Mohn WW, de Lorenzo V | title = Exploring the microbial biodegradation and biotransformation gene pool | journal = Trends in Biotechnology | volume = 23 | issue = 10 | pages = 497–506 | date = October 2005 | pmid = 16125262 | doi = 10.1016/j.tibtech.2005.08.002 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些微生物反应中有许多是与多细胞生物相同的，但是由于微生物种类的惊人多样性，这些微生物能够处理比多细胞生物更广泛的异生物质，甚至能够降解有机氯化合物等持久性有机污染物&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Janssen DB, Dinkla IJ, Poelarends GJ, Terpstra P | title = Bacterial degradation of xenobiotic compounds: evolution and distribution of novel enzyme activities | journal = Environmental Microbiology | volume = 7 | issue = 12 | pages = 1868–82 | date = December 2005 | pmid = 16309386 | doi = 10.1111/j.1462-2920.2005.00966.x | url = https://pure.rug.nl/ws/files/3623678/2005EnvironMicrobiolJanssen.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for [[aerobic organism]]s is [[oxidative stress]]. Here, processes including [[oxidative phosphorylation]] and the formation of [[disulfide bond]]s during [[protein folding]] produce [[reactive oxygen species]] such as [[hydrogen peroxide]]. These damaging oxidants are removed by [[antioxidant]] metabolites such as [[glutathione]] and enzymes such as [[catalase]]s and [[peroxidase]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for aerobic organisms is oxidative stress. Here, processes including oxidative phosphorylation and the formation of disulfide bonds during protein folding produce reactive oxygen species such as hydrogen peroxide. These damaging oxidants are removed by antioxidant metabolites such as glutathione and enzymes such as catalases and peroxidases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于好氧生物来说，一个相关的问题是氧化应激&amp;lt;ref name=Davies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies KJ | title = Oxidative stress: the paradox of aerobic life | journal = Biochemical Society Symposium | volume = 61 | issue =  | pages = 1–31 | year = 1995 | pmid = 8660387 | doi = 10.1042/bss0610001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这个过程包括氧化磷酸化和蛋白质折叠时二硫键的形成，它产生了活性氧类（如过氧化氢）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tu BP, Weissman JS | title = Oxidative protein folding in eukaryotes: mechanisms and consequences | journal = The Journal of Cell Biology | volume = 164 | issue = 3 | pages = 341–6 | date = February 2004 | pmid = 14757749 | pmc = 2172237 | doi = 10.1083/jcb.200311055 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些破坏性的氧化剂被抗氧化代谢物（如谷胱甘肽和酶）和酶（如过氧化氢酶和过氧化物酶）去除&amp;lt;ref name=Sies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sies H | title = Oxidative stress: oxidants and antioxidants | journal = Experimental Physiology | volume = 82 | issue = 2 | pages = 291–5 | date = March 1997 | pmid = 9129943 | doi = 10.1113/expphysiol.1997.sp004024 | s2cid = 20240552 | url = http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | access-date = 9 March 2007 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20090325001126/http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | archive-date = 25 March 2009 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Vertuani&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vertuani S, Angusti A, Manfredini S | title = The antioxidants and pro-antioxidants network: an overview | journal = Current Pharmaceutical Design | volume = 10 | issue = 14 | pages = 1677–94 | year = 2004 | pmid = 15134565 | doi = 10.2174/1381612043384655 | s2cid = 43713549 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==生命有机体的热力学 ==&lt;br /&gt;
{{further|Biological thermodynamics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物热力学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the [[laws of thermodynamics]], which describe the transfer of heat and [[work (thermodynamics)|work]]. The [[second law of thermodynamics]] states that in any [[closed system]], the amount of [[entropy]] (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are [[open system (systems theory)|open systems]] that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in [[Thermodynamic equilibrium|equilibrium]], but instead are [[dissipative system]]s that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments. The metabolism of a cell achieves this by coupling the [[spontaneous process]]es of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In [[non-equilibrium thermodynamics|thermodynamic]] terms, metabolism maintains order by creating disorder.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the laws of thermodynamics, which describe the transfer of heat and work. The second law of thermodynamics states that in any closed system, the amount of entropy (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are open systems that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in equilibrium, but instead are dissipative systems that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments. The metabolism of a cell achieves this by coupling the spontaneous processes of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In thermodynamic terms, metabolism maintains order by creating disorder.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生命有机体一定会遵守热力学定律，该定律描述了热量和功的传递。热力学第二定律指出，在任何封闭系统中，熵的总量（混乱度）不会减少。尽管生物体惊人的复杂性似乎与这一定律相矛盾，但生命是可能的，因为它们是与环境交换物质和能量的开放系统。也就是说，生命系统并不处于平衡状态，而是耗散系统，它通过大量增加环境熵来维持其高度复杂的状态&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = von Stockar U, Liu J | title = Does microbial life always feed on negative entropy? Thermodynamic analysis of microbial growth | journal = Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics | volume = 1412 | issue = 3 | pages = 191–211 | date = August 1999 | pmid = 10482783 | doi = 10.1016/S0005-2728(99)00065-1 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。细胞的新陈代谢通过将分解代谢的自发过程和合成代谢的非自发过程进行耦合来实现这一点。从热力学的角度来看，新陈代谢通过制造混乱来维持秩序&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Demirel Y, Sandler SI | title = Thermodynamics and bioenergetics | journal = Biophysical Chemistry | volume = 97 | issue = 2–3 | pages = 87–111 | date = June 2002 | pmid = 12050002 | doi = 10.1016/S0301-4622(02)00069-8 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1006&amp;amp;context=chemengthermalmech }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==调控 ==&lt;br /&gt;
{{further|Metabolic pathway|Metabolic control analysis|Hormone|Regulatory enzymes|Cell signaling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：代谢途径，代谢控制分析，激素，调节酶和细胞信号转导&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely [[Control theory|regulated]] to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called [[homeostasis]]. Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments. Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the ''regulation'' of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the ''control'' exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the [[flux]] through the pathway). For example, an enzyme may show large changes in activity (''i.e.'' it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely regulated to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called homeostasis. Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments. Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the regulation of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the control exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the flux through the pathway). For example, an enzyme may show large changes in activity (i.e. it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
由于大多数生物体的环境是不断变化的，因此它们必须对新陈代谢的反应进行精细的调节，以维持细胞内一系列恒定的条件，这种条件称为稳态&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Albert R | title = Scale-free networks in cell biology | journal = Journal of Cell Science | volume = 118 | issue = Pt 21 | pages = 4947–57 | date = November 2005 | pmid = 16254242 | doi = 10.1242/jcs.02714 | arxiv = q-bio/0510054 | s2cid = 3001195 | bibcode = 2005q.bio....10054A }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brand MD | title = Regulation analysis of energy metabolism | journal = The Journal of Experimental Biology | volume = 200 | issue = Pt 2 | pages = 193–202 | date = January 1997 | pmid = 9050227 | url = http://jeb.biologists.org/cgi/reprint/200/2/193 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。代谢调节也使生物体能够对信号作出反应，并与环境积极互动。有两个密切相关的概念对于理解“代谢途径是如何被控制的”十分重要&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Soyer OS, Salathé M, Bonhoeffer S | title = Signal transduction networks: topology, response and biochemical processes | journal = Journal of Theoretical Biology | volume = 238 | issue = 2 | pages = 416–25 | date = January 2006 | pmid = 16045939 | doi = 10.1016/j.jtbi.2005.05.030 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。首先，途径中酶的调节是指其活性如何响应信号从而增加和减少。其次，这种酶所施加的控制是指它的活性变化对通路的总体速率（通过通路的通量）的影响&amp;lt;ref name=Salter&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Salter M, Knowles RG, Pogson CI | title = Metabolic control | journal = Essays in Biochemistry | volume = 28 | issue =  | pages = 1–12 | year = 1994 | pmid = 7925313 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。例如，一种酶可能表现出很大的活性变化(即它是高度受控的)，但如果这些变化对某一代谢途径的通量影响不大，那么这种酶就不参与该途径的控制&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Westerhoff HV, Groen AK, Wanders RJ | title = Modern theories of metabolic control and their applications (review) | journal = Bioscience Reports | volume = 4 | issue = 1 | pages = 1–22 | date = January 1984 | pmid = 6365197 | doi = 10.1007/BF01120819 | s2cid = 27791605 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Insulin glucose metabolism ZP.svg|thumb|right|upright=1.35|胰岛素对葡萄糖摄取和代谢的影响。胰岛素与其受体（1）结合，继而启动许多蛋白质激活级联反应（2）。其中包括：Glut-4转运蛋白向[[质膜]]的转运和葡萄糖的流入（3），[[糖原]]合成（4），[[糖酵解]]（5）和[[脂肪酸]]合成（6）。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the [[flux]] through the pathway to compensate. This type of regulation often involves [[allosteric regulation]] of the activities of multiple enzymes in the pathway. Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as [[hormone]]s and [[growth factor]]s and are detected by specific [[receptor (biochemistry)|receptors]] on the cell surface. These signals are then transmitted inside the cell by [[second messenger system]]s that often involved the [[phosphorylation]] of proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the flux through the pathway to compensate. Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as hormones and growth factors and are detected by specific receptors on the cell surface. These signals are then transmitted inside the cell by second messenger systems that often involved the phosphorylation of proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢调节有多个层次。在内在调节中，代谢途径自我调节，以应对底物或产物数量的变化；例如，产物数量的减少可以增加通过该途径的通量以进行补偿&amp;lt;ref name=Salter/&amp;gt;。外在控制是指多细胞生物体中的一个细胞根据来自其他细胞的信号改变其代谢&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fell DA, Thomas S | title = Physiological control of metabolic flux: the requirement for multisite modulation | journal = The Biochemical Journal | volume = 311 ( Pt 1) | issue = Pt 1 | pages = 35–9 | date = October 1995 | pmid = 7575476 | pmc = 1136115 | doi = 10.1042/bj3110035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些信号通常以水溶性信使的形式出现（如激素和生长因子）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hendrickson WA | title = Transduction of biochemical signals across cell membranes | journal = Quarterly Reviews of Biophysics | volume = 38 | issue = 4 | pages = 321–30 | date = November 2005 | pmid = 16600054 | doi = 10.1017/S0033583506004136 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，并被细胞表面的特定受体检测到。然后，这些信号通过第二信使系统在细胞内传递，该系统通常涉及蛋白质的磷酸化&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cohen P | title = The regulation of protein function by multisite phosphorylation--a 25 year update | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 25 | issue = 12 | pages = 596–601 | date = December 2000 | pmid = 11116185 | doi = 10.1016/S0968-0004(00)01712-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone [[insulin]]. Insulin is produced in response to rises in [[blood sugar|blood glucose levels]]. Binding of the hormone to [[insulin receptor]]s on cells then activates a cascade of [[protein kinase]]s that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and [[glycogen]]. The metabolism of glycogen is controlled by activity of [[phosphorylase]], the enzyme that breaks down glycogen, and [[glycogen synthase]], the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating [[phosphatase|protein phosphatases]] and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone insulin. Insulin is produced in response to rises in blood glucose levels. Binding of the hormone to insulin receptors on cells then activates a cascade of protein kinases that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and glycogen. The metabolism of glycogen is controlled by activity of phosphorylase, the enzyme that breaks down glycogen, and glycogen synthase, the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating protein phosphatases and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一个非常好理解的外在控制的例子是激素胰岛素对葡萄糖代谢的调节&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lienhard GE, Slot JW, James DE, Mueckler MM | title = How cells absorb glucose | journal = Scientific American | volume = 266 | issue = 1 | pages = 86–91 | date = January 1992 | pmid = 1734513 | doi = 10.1038/scientificamerican0192-86 | bibcode = 1992SciAm.266a..86L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。胰岛素是在血糖升高时产生的。胰岛素与细胞上的胰岛素受体结合，然后激活一连串的蛋白激酶，使细胞吸收葡萄糖，并将其转化为储存分子（如脂肪酸和糖原）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Roach PJ | title = Glycogen and its metabolism | journal = Current Molecular Medicine | volume = 2 | issue = 2 | pages = 101–20 | date = March 2002 | pmid = 11949930 | doi = 10.2174/1566524024605761 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。糖原的新陈代谢受到分解糖原的磷酸化酶和制造糖原的糖原合成酶的活性控制。这些酶的调节方式是相互的，磷酸化作用抑制糖原合成酶，但激活磷酸化酶。胰岛素通过激活蛋白磷酸酶使这些酶的磷酸化程度降低，从而触发糖原合成&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Newgard CB, Brady MJ, O'Doherty RM, Saltiel AR | title = Organizing glucose disposal: emerging roles of the glycogen targeting subunits of protein phosphatase-1 | journal = Diabetes | volume = 49 | issue = 12 | pages = 1967–77 | date = December 2000 | pmid = 11117996 | doi = 10.2337/diabetes.49.12.1967 | url = http://diabetes.diabetesjournals.org/cgi/reprint/49/12/1967.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==演化 ==&lt;br /&gt;
{{further|Molecular evolution|Phylogenetics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：分子进化与系统发育&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Tree of life int.svg|thumb|right|upright=1.8|[[演化树显示了来自全部三个生命领域的生物体的共同祖先。[[细菌]]呈蓝色，[[真核生物]]呈红色，[[古菌]]呈绿色。树木周围显示了一些门的相对位置。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Evolutionary tree showing the common ancestry of organisms from all three domains of life. Bacteria are colored blue, eukaryotes red, and archaea green. Relative positions of some of the phyla included are shown around the tree.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all [[Three-domain system|three domains]] of living things and were present in the [[last universal common ancestor]]. This universal ancestral cell was [[prokaryote|prokaryotic]] and probably a [[methanogen]] that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism. The retention of these ancient pathways during later [[evolution]] may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps. The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of [[purine]] nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient [[RNA world hypothesis|RNA world]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all three domains of living things and were present in the last universal common ancestor.This universal ancestral cell was prokaryotic and probably a methanogen that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism.The retention of these ancient pathways during later evolution may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps.The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of purine nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient RNA world.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
上述代谢的主要途径，如糖酵解和柠檬酸循环，存在于生物的全部三个领域中，并存在于最后的普遍共同祖先中。这种普遍的祖先细胞是原核生物&amp;lt;ref name=SmithE/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Romano AH, Conway T | title = Evolution of carbohydrate metabolic pathways | journal = Research in Microbiology | volume = 147 | issue = 6–7 | pages = 448–55 | year = 1996 | pmid = 9084754 | doi = 10.1016/0923-2508(96)83998-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，也许是一种具有广泛的氨基酸、核苷酸、碳水化合物和脂质代谢的产烷菌&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |author=Koch A |title=How did bacteria come to be? |journal=Adv Microb Physiol |volume=40 |pages=353–99 |year=1998 |pmid=9889982 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60135-6 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027740-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ouzounis C, Kyrpides N | title = The emergence of major cellular processes in evolution | journal = FEBS Letters | volume = 390 | issue = 2 | pages = 119–23 | date = July 1996 | pmid = 8706840 | doi = 10.1016/0014-5793(96)00631-X | s2cid = 39128865 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在后来的进化过程中，这些古老的途径之所以得以保留，可能是因为这些反应为它们特定的代谢问题提供了最佳解决方案，这些途径（如糖酵解和三羧酸循环）以最少的步骤高效地产生它们的最终产物。最初的基于酶的代谢途径可能是嘌呤核苷酸代谢的一部分&amp;lt;ref name=Ebenhoh/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante/&amp;gt;，而之前的代谢途径是远古RNA界的一部分&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Caetano-Anollés G, Kim HS, Mittenthal JE | title = The origin of modern metabolic networks inferred from phylogenomic analysis of protein architecture | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 22 | pages = 9358–63 | date = May 2007 | pmid = 17517598 | pmc = 1890499 | doi = 10.1073/pnas.0701214104 | bibcode = 2007PNAS..104.9358C }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway. The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway. An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the [[MANET database]]). These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic. A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway. The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway. An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the MANET database) These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic. A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人们提出了许多模型来描述新代谢途径的演变机制。其中包括将新的酶顺序添加到一个短的祖传途径，整个途径的复制和分化，吸纳原有的酶或者把这些机制组装成新的反应途径。这些机制的相对重要性尚不清楚&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schmidt S, Sunyaev S, Bork P, Dandekar T | title = Metabolites: a helping hand for pathway evolution? | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 28 | issue = 6 | pages = 336–41 | date = June 2003 | pmid = 12826406 | doi = 10.1016/S0968-0004(03)00114-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，但基因组研究表明，一条途径中的酶很可能有共同的祖先，这意味着许多途径是逐步进化而来的，途径中预先存在的步骤创造出了新的功能。另一种模型来自于追踪代谢网络中蛋白质结构演化的研究&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Light S, Kraulis P | title = Network analysis of metabolic enzyme evolution in Escherichia coli | journal = BMC Bioinformatics | volume = 5 | pages = 15 | date = February 2004 | pmid = 15113413 | pmc = 394313 | doi = 10.1186/1471-2105-5-15 }} {{cite journal | vauthors = Alves R, Chaleil RA, Sternberg MJ | title = Evolution of enzymes in metabolism: a network perspective | journal = Journal of Molecular Biology | volume = 320 | issue = 4 | pages = 751–70 | date = July 2002 | pmid = 12095253 | doi = 10.1016/S0022-2836(02)00546-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，它指出酶被普遍利用，生物体借用酶在不同的代谢途径中执行相似的功能(在 MANET 数据库中显而易见)&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kim HS, Mittenthal JE, Caetano-Anollés G | title = MANET: tracing evolution of protein architecture in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 351 | date = July 2006 | pmid = 16854231 | pmc = 1559654 | doi = 10.1186/1471-2105-7-351 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些征用过程导致了进化酶的嵌合&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Teichmann SA, Rison SC, Thornton JM, Riley M, Gough J, Chothia C | title = Small-molecule metabolism: an enzyme mosaic | journal = Trends in Biotechnology | volume = 19 | issue = 12 | pages = 482–6 | date = December 2001 | pmid = 11711174 | doi = 10.1016/S0167-7799(01)01813-3 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。第三种可能性是，新陈代谢的某些部分可能作为“模块”存在，可以在不同的途径中重复使用，并对不同的分子执行类似的功能&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Spirin V, Gelfand MS, Mironov AA, Mirny LA | title = A metabolic network in the evolutionary context: multiscale structure and modularity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 103 | issue = 23 | pages = 8774–9 | date = June 2006 | pmid = 16731630 | pmc = 1482654 | doi = 10.1073/pnas.0510258103 | bibcode = 2006PNAS..103.8774S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some [[parasite]]s metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the [[host (biology)|host]]. Similar reduced metabolic capabilities are seen in [[endosymbiont|endosymbiotic]] organisms.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some parasites metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the host. Similar reduced metabolic capabilities are seen in endosymbiotic organisms.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
除了新的代谢途径的进化，演化也会导致代谢功能的丧失。例如，在某些寄生物中，一些并非生存必需的代谢过程丢失了，而预先形成的氨基酸、核苷酸和碳水化合物可能会从寄主那里被清除&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lawrence JG | title = Common themes in the genome strategies of pathogens | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 584–8 | date = December 2005 | pmid = 16188434 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.007 }} {{cite journal | vauthors = Wernegreen JJ | title = For better or worse: genomic consequences of intracellular mutualism and parasitism | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 572–83 | date = December 2005 | pmid = 16230003 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.013 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在内共生生物体中也可以看到类似的代谢能力下降&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pál C, Papp B, Lercher MJ, Csermely P, Oliver SG, Hurst LD | title = Chance and necessity in the evolution of minimal metabolic networks | journal = Nature | volume = 440 | issue = 7084 | pages = 667–70 | date = March 2006 | pmid = 16572170 | doi = 10.1038/nature04568 | s2cid = 4424895 | bibcode = 2006Natur.440..667P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==调查和操纵 ==&lt;br /&gt;
{{further|Protein methods|Proteomics|Metabolomics|Metabolic network modelling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质方法，蛋白质组学，代谢组学和代谢网络建模&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:A thaliana metabolic network.png|thumb|upright=1.35|right|[[拟南芥]][[三羧酸循环]]的[[代谢网络]]。[[酶]]和[[代谢物]]显示为红色方块，它们之间的相互作用显示为黑线。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a [[reductionism|reductionist]] approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of [[radioactive tracer]]s at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products. The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be [[protein purification|purified]] and their [[enzyme kinetics|kinetics]] and responses to [[enzyme inhibitor|inhibitors]] investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the [[metabolome]]. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways, but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a reductionist approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of radioactive tracers at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products. The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be purified and their kinetics and responses to inhibitors investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the metabolome. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways,  but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
传统上，新陈代谢的研究采用还原法，侧重于单一的新陈代谢途径。特别有价值的是在整个有机体、组织和细胞水平上使用放射性示踪剂，通过追踪携带放射性标记的中间物和产品来获知从前体到最终产品的路径&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rennie MJ | title = An introduction to the use of tracers in nutrition and metabolism | journal = The Proceedings of the Nutrition Society | volume = 58 | issue = 4 | pages = 935–44 | date = November 1999 | pmid = 10817161 | doi = 10.1017/S002966519900124X | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然后可以纯化催化这些化学反应的酶，并研究其动力学和对抑制剂的反应。一个并行的方法是识别细胞或组织中的小分子；这些分子的完整集合被称为代谢组。总的来说，这些研究可以很好地了解简单代谢途径的结构和功能，但当应用于更复杂的系统（如一个完整细胞的代谢时），这些研究是不够的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Phair RD | title = Development of kinetic models in the nonlinear world of molecular cell biology | journal = Metabolism | volume = 46 | issue = 12 | pages = 1489–95 | date = December 1997 | pmid = 9439549 | doi = 10.1016/S0026-0495(97)90154-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the [[metabolic network]]s in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes. However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more [[Holism|holistic]] mathematical models that may explain and predict their behavior. These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on [[gene expression]] from [[proteomics|proteomic]] and [[DNA microarray]] studies. Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research. These models are now used in [[Network theory|network analysis]], to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the metabolic networks in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes. However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more holistic mathematical models that may explain and predict their behavior. These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on gene expression from proteomic and DNA microarray studies. Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research. These models are now used in network analysis, to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细胞中包含数千种不同酶的代谢网络，这种复杂性概念可以在右图中看到，右图显示了43种蛋白质和40种代谢物之间的相互作用: 基因组序列提供了包含26.500个基因的列表&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sterck L, Rombauts S, Vandepoele K, Rouzé P, Van de Peer Y | title = How many genes are there in plants (... and why are they there)? | journal = Current Opinion in Plant Biology | volume = 10 | issue = 2 | pages = 199–203 | date = April 2007 | pmid = 17289424 | doi = 10.1016/j.pbi.2007.01.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然而，现在能够利用这些基因组数据来重建完整的生化反应网络，并产生更全面的数学模型来解释和预测它们的行为。这些模型在用于整合通过经典方法获得的途径和代谢物数据以及蛋白质组学和DNA微阵列研究的基因表达数据时特别强大&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Borodina I, Nielsen J | title = From genomes to in silico cells via metabolic networks | journal = Current Opinion in Biotechnology | volume = 16 | issue = 3 | pages = 350–5 | date = June 2005 | pmid = 15961036 | doi = 10.1016/j.copbio.2005.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。利用这些技术&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gianchandani EP, Brautigan DL, Papin JA | title = Systems analyses characterize integrated functions of biochemical networks | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 31 | issue = 5 | pages = 284–91 | date = May 2006 | pmid = 16616498 | doi = 10.1016/j.tibs.2006.03.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，目前已经产生了一个人类代谢的模型，这将指导未来的药物发现和生化研究。这些模型现在被用于网络分析&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Duarte NC, Becker SA, Jamshidi N, Thiele I, Mo ML, Vo TD, Srivas R, Palsson BØ | display-authors = 6 | title = Global reconstruction of the human metabolic network based on genomic and bibliomic data | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 6 | pages = 1777–82 | date = February 2007 | pmid = 17267599 | pmc = 1794290 | doi = 10.1073/pnas.0610772104 | bibcode = 2007PNAS..104.1777D }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，将人类疾病划分为具有共同蛋白质或代谢物的群体&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Goh KI, Cusick ME, Valle D, Childs B, Vidal M, Barabási AL | title = The human disease network | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 21 | pages = 8685–90 | date = May 2007 | pmid = 17502601 | pmc = 1885563 | doi = 10.1073/pnas.0701361104 | bibcode = 2007PNAS..104.8685G }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lee DS, Park J, Kay KA, Christakis NA, Oltvai ZN, Barabási AL | title = The implications of human metabolic network topology for disease comorbidity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 105 | issue = 29 | pages = 9880–5 | date = July 2008 | pmid = 18599447 | pmc = 2481357 | doi = 10.1073/pnas.0802208105 | url = http://www.pnas.org/lookup/pmid?view=long&amp;amp;pmid=18599447 | bibcode = 2008PNAS..105.9880L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of [[Bow tie (biology)|bow-tie]] organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of bow-tie organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细菌代谢网络是蝴蝶结结构&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid15331224&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Csete M, Doyle J | title = Bow ties, metabolism and disease | journal = Trends in Biotechnology | volume = 22 | issue = 9 | pages = 446–50 | date = September 2004 | pmid = 15331224 | pmc =  | doi = 10.1016/j.tibtech.2004.07.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID12874056&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ma HW, Zeng AP | title = The connectivity structure, giant strong component and centrality of metabolic networks | journal = Bioinformatics | volume = 19 | issue = 11 | pages = 1423–30 | date = July 2003 | pmid = 12874056 | doi = 10.1093/bioinformatics/btg177 | citeseerx = 10.1.1.605.8964 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID16916470&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Zhao J, Yu H, Luo JH, Cao ZW, Li YX | title = Hierarchical modularity of nested bow-ties in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 386 | date = August 2006 | pmid = 16916470 | pmc = 1560398 | doi = 10.1186/1471-2105-7-386 | arxiv = q-bio/0605003 | bibcode = 2006q.bio.....5003Z }}&amp;lt;/ref&amp;gt;的一个突出例子，这种架构能够输入多种营养物质，并利用相对较少的中间通货生产出大量产品和复杂的大分子。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is [[metabolic engineering]]. Here, organisms such as [[yeast]], plants or [[bacteria]] are genetically modified to make them more useful in [[biotechnology]] and aid the production of [[drug]]s such as [[antibiotic]]s or industrial chemicals such as [[1,3-Propanediol|1,3-propanediol]] and [[shikimic acid]]. These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is metabolic engineering. Here, organisms such as yeast, plants or bacteria are genetically modified to make them more useful in biotechnology and aid the production of drugs such as antibiotics or industrial chemicals such as 1,3-propanediol and shikimic acid. These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这些信息的一个主要技术应用是代谢工程学。在应用中，酵母、植物或细菌等生物体都可经过基因改造，使它们在生物技术方面更有用处，同时有助于生产抗生素等药物或工业化学品（如1,3- 丙二醇和莽草酸）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Thykaer J, Nielsen J | title = Metabolic engineering of beta-lactam production | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 1 | pages = 56–69 | date = January 2003 | pmid = 12749845 | doi = 10.1016/S1096-7176(03)00003-X }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = González-Pajuelo M, Meynial-Salles I, Mendes F, Andrade JC, Vasconcelos I, Soucaille P | title = Metabolic engineering of Clostridium acetobutylicum for the industrial production of 1,3-propanediol from glycerol | journal = Metabolic Engineering | volume = 7 | issue = 5–6 | pages = 329–36 | year = 2005 | pmid = 16095939 | doi = 10.1016/j.ymben.2005.06.001 | hdl-access = free | hdl = 10400.14/3388 }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krämer M, Bongaerts J, Bovenberg R, Kremer S, Müller U, Orf S, Wubbolts M, Raeven L | display-authors = 6 | title = Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 4 | pages = 277–83 | date = October 2003 | pmid = 14642355 | doi = 10.1016/j.ymben.2003.09.001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些基因改造通常旨在减少生产产品所使用的能源，提高产量和减少废物的产生&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Koffas M, Roberge C, Lee K, Stephanopoulos G | title = Metabolic engineering | journal = Annual Review of Biomedical Engineering | volume = 1 | issue =  | pages = 535–57 | year = 1999 | pmid = 11701499 | doi = 10.1146/annurev.bioeng.1.1.535 | s2cid = 11814282 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==历史 ==&lt;br /&gt;
{{further|History of biochemistry|History of molecular biology}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物化学的历史和分子生物学的历史&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term ''metabolism'' is derived from [[French language|French]] &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or [[Ancient Greek]] μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term metabolism is derived from French &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or Ancient Greek μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢这一术语源于法语“ métabolisme”或古希腊语 μταβoλλ -“Metabole”意为某种改变，它源自意为“去改变”的“ Metaballein”&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web|title=metabolism {{!}} Origin and meaning of metabolism by Online Etymology Dictionary|url=https://www.etymonline.com/word/metabolism|access-date=2020-07-23|website=www.etymonline.com|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Aristotle's metabolism.png|thumb|right|upright=1.4|亚里士多德Aristotle的新陈代谢是一个开放性的流动模型。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===希腊哲学 ===&lt;br /&gt;
[[Aristotle]]'s ''[[The Parts of Animals]]'' sets out enough details of [[Aristotle's biology|his views on metabolism]] for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the [[classical element]] of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle's The Parts of Animals sets out enough details of his views on metabolism for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the classical element of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
亚里士多德的《动物的各部分》详细阐述了他关于新陈代谢的观点，以便建立一个开放性的流动模型。他认为，在这个过程的每个阶段，来自食物的物质都会发生转化，释放出的热量成为火的典型元素，残余物质以尿液、胆汁或粪便的形式排出体外&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author=Leroi, Armand Marie|url=https://archive.org/stream/lagoonhowaristot0000lero?ref=ol#page/402/mode/2up|title=The Lagoon: How Aristotle Invented Science|date=2014|publisher=Bloomsbury|isbn=978-1-4088-3622-4|location=|pages=400–401|authorlink=Armand Marie Leroi}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===伊斯兰医学 ===&lt;br /&gt;
[[Ibn al-Nafis]] described metabolism in his 1260 AD work titled [[Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah]] (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ibn al-Nafis described metabolism in his 1260 AD work titled Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
伊本·纳菲斯 Ibn al-Nafis 在其公元1260年的著作《 Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah 》(《卡米尔关于先知传记的论述》)中描述了新陈代谢，其中包括以下短语: ”身体及其部分处于持续的溶解和营养状态，因此它们不可避免地要经历永久性的变化&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite conference | vauthors = Al-Roubi AS | date = 1982 | title = Ibn Al-Nafis as a philosopher | conference = Symposium on Ibn al-Nafis, Second International Conference on Islamic Medicine | publisher = Islamic Medical Organization | location = Kuwait }} (cf. Ibn al-Nafis As a Philosopher, Encyclopedia of Islamic World [1])&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===科学方法的应用 ===&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled [[experiment]]s in human metabolism were published by [[Santorio Santorio]] in 1614 in his book ''Ars de statica medicina''. He described how he weighed himself before and after eating, [[sleeping|sleep]], working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;[[insensible perspiration]]&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled experiments in human metabolism were published by Santorio Santorio in 1614 in his book Ars de statica medicina. He described how he weighed himself before and after eating, sleep, working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;insensible perspiration&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的科学研究历史跨越了几个世纪，从早期研究中对动物整体的研究，到现代生物化学中对单个代谢反应的研究。 人类新陈代谢的第一个对照实验是由圣托里奥·桑托里奥 Santorio Santorio于1614年在他的著作《静态医学》中发表的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Eknoyan G | title = Santorio Sanctorius (1561-1636) - founding father of metabolic balance studies | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 226–33 | year = 1999 | pmid = 10213823 | doi = 10.1159/000013455 | s2cid = 32900603 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。他描述了自己在进食、睡觉、工作、性交、禁食、饮水和排泄前后的体重。他发现他摄入的大部分食物都是通过他所谓的“无知觉的汗液”流失的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:SantoriosMeal.jpg|thumb|right|upright=0.7|Santorio Santorio 在他的杆秤上，来自静态医学，1614年首次发表]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a [[vitalism|vital force]] was thought to animate living tissue. In the 19th century, when studying the [[fermentation (food)|fermentation]] of sugar to [[ethanol|alcohol]] by [[yeast]], [[Louis Pasteur]] concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot; This discovery, along with the publication by [[Friedrich Woehler|Friedrich Wöhler]] in 1828 of a paper on the chemical synthesis of [[urea]], and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a vital force was thought to animate living tissue. In the 19th century, when studying the fermentation of sugar to alcohol by yeast, Louis Pasteur concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot; This discovery, along with the publication by Friedrich Wöhler in 1828 of a paper on the chemical synthesis of urea, and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在早期的研究中，这些新陈代谢过程的机制还没有确定，人们认为一种生命力量是生命组织的活力&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|url=https://archive.org/details/historyofscience04willuoft/page/n7/mode/2up|title=Modern Development of the Chemical and Biological Sciences|vauthors=Williams HA|date=1904|publisher=Harper and Brothers|isbn=|series=A History of Science: in Five Volumes|volume=IV|location=New York|pages=184–185|access-date=26 March 2007}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。19世纪，路易-巴斯德Louis Pasteur 在研究酵母菌将糖发酵成酒精时，得出结论：发酵是由酵母细胞内的物质催化的，他称之为 &amp;quot;发酵物&amp;quot;。他写道：&amp;quot;酒精发酵是与酵母细胞的生命和组织有关的行为，而与细胞的死亡或腐烂无关&amp;quot;。这一发现&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Manchester KL | title = Louis Pasteur (1822-1895)--chance and the prepared mind | journal = Trends in Biotechnology | volume = 13 | issue = 12 | pages = 511–5 | date = December 1995 | pmid = 8595136 | doi = 10.1016/S0167-7799(00)89014-9 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;连同1828年弗里德里希-沃勒Friedrich Wöhler 发表的一篇关于尿素化学合成的论文&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kinne-Saffran E, Kinne RK | title = Vitalism and synthesis of urea. From Friedrich Wöhler to Hans A. Krebs | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 290–4 | year = 1999 | pmid = 10213830 | doi = 10.1159/000013463 | s2cid = 71727190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为是第一个完全由无机前体制备的有机化合物而引人注目。这证明了在细胞中发现的有机化合物和化学反应与化学的任何其他部分在原理上没有什么不同。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of [[enzyme]]s at the beginning of the 20th century by [[Eduard Buchner]] that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of [[biochemistry]]. The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was [[Hans Adolf Krebs|Hans Krebs]] who made huge contributions to the study of metabolism. He discovered the urea cycle and later, working with [[Hans Kornberg]], the citric acid cycle and the glyoxylate cycle. Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as [[chromatography]], [[X-ray diffraction]], [[NMR spectroscopy]], [[radioisotopic labelling]], [[electron microscope|electron microscopy]] and [[molecular dynamics]] simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of enzymes at the beginning of the 20th century by Eduard Buchner that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of biochemistry. The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was Hans Krebs who made huge contributions to the study of metabolism. He discovered the urea cycle and later, working with Hans Kornberg, the citric acid cycle and the glyoxylate cycle. Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as chromatography, X-ray diffraction, NMR spectroscopy, radioisotopic labelling, electron microscopy and molecular dynamics simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
爱德华·布赫纳（Eduard Buchner）在20世纪初发现了酶，从而将新陈代谢的化学反应研究与细胞的生物学研究分离开来，这标志着生物化学的开始&amp;lt;ref&amp;gt;Eduard Buchner's 1907 [http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1907/buchner-lecture.html Nobel lecture] at http://nobelprize.org Accessed 20 March 2007&amp;lt;/ref&amp;gt;。整个20世纪早期，生物化学知识的总量迅速增长。汉斯·克雷布斯（Hans Krebs）是这些现代生物化学家中最多产的一位，他对新陈代谢的研究做出了巨大的贡献。他发现了尿素循环&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg H | title = Krebs and his trinity of cycles | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 1 | issue = 3 | pages = 225–8 | date = December 2000 | pmid = 11252898 | doi = 10.1038/35043073 | s2cid = 28092593 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，后来又与 汉斯·科恩伯格（Hans Kornberg）合作，发现了三羧酸循环和乙醛酸循环。色谱、x射线衍射、核磁共振光谱、放射性同位素标记、电子显微镜和分子动力学模拟等新技术的发展极大地助力了现代生化研究&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |vauthors=Krebs HA, Henseleit K |title=Untersuchungen über die Harnstoffbildung im tierkorper |journal=Z. Physiol. Chem. |volume=210 |issue=1–2 |pages=33–66 |year=1932 |doi=10.1515/bchm2.1932.210.1-2.33}}&amp;lt;br/&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krebs HA, Johnson WA | title = Metabolism of ketonic acids in animal tissues | journal = The Biochemical Journal | volume = 31 | issue = 4 | pages = 645–60 | date = April 1937 | pmid = 16746382 | pmc = 1266984 | doi = 10.1042/bj0310645 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg/&amp;gt;。这些技术已经能够发现和详细分析细胞中的许多分子和代谢途径。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 另请参见 ==&lt;br /&gt;
{{Portal|Metabolism}}新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Anthropogenic metabolism}}人类新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Antimetabolite}}抗代谢物&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Basal metabolic rate}}基础代谢率&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Calorimetry}}量热学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Isothermal microcalorimetry}}等温微量热法&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Inborn errors of metabolism}}先天性代谢缺陷&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Iron–sulfur world hypothesis}}, Hypothetical scenario for the origin of life, ，a &amp;quot;metabolism first&amp;quot; theory of the [[origin of life]] 铁硫世界假说，生命起源的假想情景，一个&amp;quot;新陈代谢第一 &amp;quot;的生命起源理论&lt;br /&gt;
* {{anli|Metabolic disorder}}代谢紊乱&lt;br /&gt;
* [[Microphysiometry]]微观生理学&lt;br /&gt;
* {{anli|Primary nutritional groups}}主要营养组织&lt;br /&gt;
* {{annotated link|Respirometry}}呼吸测量法&lt;br /&gt;
* {{anli|Stream metabolism}}流代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Sulfur metabolism}}硫代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Specific dynamic action|Thermic effect of food}}食物的热效应&lt;br /&gt;
* {{anli|Urban metabolism}}城市代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Fluid balance|Water metabolism}}水代谢平衡&lt;br /&gt;
* {{anli|Overflow metabolism}}溢出代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Reactome}} Reactome  –生物途径数据库&lt;br /&gt;
* {{anli|KEGG}} 京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 参考资料ferences ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Reflist|30em}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 更多资料rther reading ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Library resources box&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |onlinebooks=yes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |by=no&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |lcheading=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |label=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Introductory'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Rose S, Mileusnic R | title = The Chemistry of Life. | publisher = Penguin Press Science | date = 1999 | isbn =  0-14-027273-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Schneider EC, Sagan D | title = Into the Cool: Energy Flow, Thermodynamics, and Life. | publisher = University of Chicago Press | date = 2005 | isbn = 0-226-73936-8}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Lane N | title = Oxygen: The Molecule that Made the World. | publisher = Oxford University Press | location= USA | date = 2004 | isbn = 0-19-860783-0 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
General information&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一般资料&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Advanced'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Price N, Stevens L | title = Fundamentals of Enzymology: Cell and Molecular Biology of Catalytic Proteins. | publisher = Oxford University Press | date = 1999 | isbn = 0-19-850229-X }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Berg J, Tymoczko J, Stryer L | title = Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and Company | date = 2002 | isbn = 0-7167-4955-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Cox M, Nelson DL | title = Lehninger Principles of Biochemistry. | publisher = Palgrave Macmillan | date = 2004 | isbn = 0-7167-4339-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Human metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人体新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | author-link1 = Thomas D. Brock | vauthors = Brock TD, Madigan MR, Martinko J, Parker J | title = Brock's Biology of Microorganisms. | publisher = Benjamin Cummings | date = 2002 | isbn = 0-13-066271-2 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Da Silva JJ, Williams RJ | title = The Biological Chemistry of the Elements: The Inorganic Chemistry of Life. | publisher = Clarendon Press | date = 1991 | isbn = 0-19-855598-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Nicholls DG, Ferguson SJ | title = Bioenergetics | publisher = Academic Press Inc. | date = 2002 | isbn = 0-12-518121-3 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Databases&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
数据库&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 外部链接ternal links ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wikiversity|Topic:Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{wikibooks}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wiktionary}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Commons category}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''General information'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{Britannica|377325|Metabolism (biology)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [https://web.archive.org/web/20050308172226/http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/MB1index.html The Biochemistry of Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sparknotes.com/testprep/books/sat2/biology/ Sparknotes SAT biochemistry] Overview of biochemistry. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Navboxes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sciencegateway.org/resources/biologytext/index.html MIT Biology Hypertextbook] Undergraduate-level guide to molecular biology.&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2012年10月11日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Human metabolism'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://library.med.utah.edu/NetBiochem/titles.htm Topics in Medical Biochemistry] Guide to human metabolic pathways. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://themedicalbiochemistrypage.org/ THE Medical Biochemistry Page] Comprehensive resource on human metabolism.&amp;lt;br /&amp;gt;&lt;br /&gt;
'''Databases'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.expasy.org/cgi-bin/show_thumbnails.pl Flow Chart of Metabolic Pathways] at [[ExPASy]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.iubmb-nicholson.org/pdf/MetabolicPathways_6_17_04_.pdf IUBMB-Nicholson Metabolic Pathways Chart]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://bioinformatics.charite.de/supercyp/ SuperCYP: Database for Drug-Cytochrome-Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolic pathways'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map01100.html Metabolism reference Pathway]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/*/helios.bto.ed.ac.uk/bto/microbes/nitrogen.htm |date=* |title=The Nitrogen cycle and Nitrogen fixation }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{featured article}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Navboxes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|title = Articles related to Metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{MetabolismMap}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycolysis enzymes}} &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Fructose and galactose metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycosaminoglycan metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycoprotein metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycolipid/sphingolipid metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Category:Underwater diving physiology&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 水下潜水生理学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
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		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
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		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25185</id>
		<title>新陈代谢</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25185"/>
		<updated>2021-08-01T07:02:42Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条由Solitude初步翻译，由Fernando审校。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{short description|The set of life-sustaining chemical transformations within the cells of organisms }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{redirect|Cell metabolism|the journal|Cell Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{about||the architectural movement|Metabolism (architecture)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{pp-move|small=yes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Use dmy dates|date=August 2018}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Biochemistry sidebar}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Metabolism.png|thumb|细胞新陈代谢的简化图]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATP-3D-vdW.png|thumb|right|[[三磷酸腺苷]]的结构（ATP），它是能量代谢中的中枢中间体。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolism''' ({{IPAc-en|m|ə|ˈ|t|æ|b|ə|l|ɪ|z|ə|m}}, from {{lang-el|μεταβολή}} ''metabolē'', &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of [[life]]-sustaining [[chemical reactions]] in [[organisms]]. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to [[energy]] to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for [[protein]]s, [[lipid]]s, [[nucleic acid]]s, and some [[carbohydrate]]s; and the elimination of [[Metabolic waste|metabolic wastes]]. These [[enzyme]]-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including [[digestion]] and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism (/məˈtæbəlɪzəm/, from Greek: μεταβολή metabolē, &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of life-sustaining chemical reactions in organisms. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to energy to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for proteins, lipids, nucleic acids, and some carbohydrates; and the elimination of metabolic wastes. These enzyme-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including digestion and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢（/məˈtæbəlɪzəm/，来自希腊语：μεταβολή metabolē，&amp;quot;变化&amp;quot;）是生物体内维持生命的[[化学反应]]。新陈代谢的三个主要目的是：将食物转化为能量以运行细胞过程；将食物/燃料转化为[[蛋白质]]、[[脂类]]、[[核酸]]和一些[[碳水化合物]]的构件；以及消除[[代谢废物]]。这些酶催化的反应使生物体得以生长和繁殖，维持其结构，并对其环境作出反应。（新陈代谢这个词也可以指生物体内发生的所有化学反应的总和，包括消化和物质在细胞内以及不同细胞之间的运输，在这种情况下，上述细胞内的一系列反应称为中间代谢或中级代谢）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as ''[[catabolic]]'' – the ''breaking down'' of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by [[cellular respiration]]); or ''[[anabolic]]'' – the ''building up'' ([[biosynthesis|synthesis]]) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as catabolic – the breaking down of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by cellular respiration); or anabolic – the building up (synthesis) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢反应可分为[[分解代谢]]分解代谢-分解化合物(例如，通过[[细胞呼吸]]将葡萄糖分解为丙酮酸) ; 或合成代谢-合成化合物(例如蛋白质、碳水化合物、脂类和核酸)。通常，分解代谢释放能量，合成代谢消耗能量。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into [[metabolic pathway]]s, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific [[enzyme]]. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require [[energy]] that will not occur by themselves, by [[Coupling (physics)|coupling]] them to [[spontaneous process|spontaneous reactions]] that release energy. Enzymes act as [[Catalysis|catalysts]] – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the [[Metabolic pathway#Regulation|regulation]] of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the [[cell (biology)|cell's]] environment or to [[cell signaling|signals]] from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into metabolic pathways, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific enzyme. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require energy that will not occur by themselves, by coupling them to spontaneous reactions that release energy. Enzymes act as catalysts – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the regulation of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the cell's environment or to signals from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的化学反应被组织成代谢途径，在代谢途径中，一种化学物质通过一系列步骤转化为另一种化学物质，每一步都由特定的[[酶]]来推动。酶对新陈代谢至关重要，因为它们通过将生物体与释放能量的自发反应耦合，使生物体能够驱动需要能量的理想反应，而这些反应本身不会发生。酶起催化剂的作用——它们使反应进行得更快——它们还可以调节代谢反应的速率，例如对细胞环境的变化或其他细胞发出的信号作出反应。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find [[nutrition|nutritious]] and which [[poison]]ous. For example, some [[prokaryote]]s use [[hydrogen sulfide]] as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals. The [[basal metabolic rate]] of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find nutritious and which poisonous. For example, some prokaryotes use hydrogen sulfide as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals. The basal metabolic rate of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
特定生物体的新陈代谢系统决定了哪些物质有营养，哪些有毒。例如，一些[[原核生物]]利用硫化氢作为营养物质，然而这种气体对动物是有毒的&amp;lt;ref name=&amp;quot;Physiology1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |author=Friedrich C |title=Physiology and genetics of sulfur-oxidizing bacteria |journal=Adv Microb Physiol |volume=39 |issue= |pages=235–89 |year=1998 |pmid=9328649 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60018-1 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027739-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。生物体的[[基础代谢率]]是所有这些化学反应所消耗能量的量度。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species. For example, the set of [[carboxylic acid]]s that are best known as the intermediates in the [[citric acid cycle]] are present in all known organisms, being found in species as diverse as the [[Unicellular organism|unicellular]] bacterium ''[[Escherichia coli]]'' and huge [[multicellular organism]]s like [[elephant]]s. These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in [[evolutionary history of life|evolutionary history]], and their retention because of their [[efficacy]]. The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species. For example, the set of carboxylic acids that are best known as the intermediates in the citric acid cycle are present in all known organisms, being found in species as diverse as the unicellular bacterium Escherichia coli and huge multicellular organisms like elephants. These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in evolutionary history, and their retention because of their efficacy. The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的一个显著特征是，不同物种之间的基本新陈代谢途径具有相似性&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pace NR | title = The universal nature of biochemistry | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 98 | issue = 3 | pages = 805–8 | date = January 2001 | pmid = 11158550 | pmc = 33372 | doi = 10.1073/pnas.98.3.805 | bibcode = 2001PNAS...98..805P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。例如，作为[[三羧酸循环]]中的中间体，最著名的一组羧酸存在于所有已知的生物体中，它们在单细胞细菌[[大肠杆菌]]和巨大的多细胞生物（如大象）中都能被找到&amp;lt;ref name=SmithE&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith E, Morowitz HJ | title = Universality in intermediary metabolism | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 101 | issue = 36 | pages = 13168–73 | date = September 2004 | pmid = 15340153 | pmc = 516543 | doi = 10.1073/pnas.0404922101 | bibcode = 2004PNAS..10113168S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。 这些代谢途径的相似性很可能是由于它们在演化史的早期出现，然后又因为它们的功效而保留下来&amp;lt;ref name=Ebenhoh&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ebenhöh O, Heinrich R | title = Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems | journal = Bulletin of Mathematical Biology | volume = 63 | issue = 1 | pages = 21–55 | date = January 2001 | pmid = 11146883 | doi = 10.1006/bulm.2000.0197 | s2cid = 44260374 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Meléndez-Hevia E, Waddell TG, Cascante M | title = The puzzle of the Krebs citric acid cycle: assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution | journal = Journal of Molecular Evolution | volume = 43 | issue = 3 | pages = 293–303 | date = September 1996 | pmid = 8703096 | doi = 10.1007/BF02338838 | s2cid = 19107073 | bibcode = 1996JMolE..43..293M }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。癌细胞的代谢也不同于正常细胞的代谢，这些差异可以用来寻找癌细胞治疗的靶点&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vander_Heiden_2017&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vander Heiden MG, DeBerardinis RJ | title = Understanding the Intersections between Metabolism and Cancer Biology | journal = Cell | volume = 168 | issue = 4 | pages = 657–669 | date = February 2017 | pmid = 28187287 | pmc = 5329766 | doi = 10.1016/j.cell.2016.12.039 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 关键的生物化学成分 ==&lt;br /&gt;
{{further|Biomolecule|Cell (biology)|Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物分子，细胞（生物学）和生物化学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Trimyristin-3D-vdW.png|right|thumb|upright=1.15|[[三酰甘油脂]]的结构]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Human Metabolism - Pathways.jpg|thumb|这张图表描绘了人体新陈代谢的一系列途径。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of [[molecule]]: [[amino acid]]s, [[carbohydrate]]s , [[nucleic acid]] and [[lipid]]s (often called [[fat]]s). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make [[polymer]]s such as [[DNA]] and [[protein]]s, essential [[macromolecules]] of life.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of molecule: amino acids, carbohydrates , nucleic acid and lipids (often called fats). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make polymers such as DNA and proteins, essential macromolecules of life.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
构成动物、植物和微生物的大部分结构由四种基本分子组成: 氨基酸、糖类化合物、核酸和脂类(通常称为脂肪)。由于这些分子对生命至关重要，新陈代谢反应要么专注于在构建细胞和组织的过程中制造这些分子，要么将这些分子作为能量来源并将其消化分解。这些生化物质可以结合在一起形成DNA和蛋白质之类的聚合物，它们都是生命必不可少的[[大分子聚合物]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Cooper|first=Geoffrey M.| name-list-style = vanc |date=2000|title=The Molecular Composition of Cells|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9879/|journal=The Cell: A Molecular Approach. 2nd Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable “wikitable”&amp;quot; style=&amp;quot;“margin-left:&amp;quot; auto; margin-right: auto;”&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
!分子类型 !! [[单体]]形式的名称 !! [[聚合物]]形式的名称 !! 聚合物形态的例子&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| 氨基酸 || 氨基酸 ||[[蛋白质]](由多肽组成)&lt;br /&gt;
|[[纤维蛋白]]和[[球状蛋白]]&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| [[碳水化合物]] || [[单糖]] || [[多糖]] || [[淀粉]], [[糖原]] and [[纤维素]]&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| [[核酸]] || [[核苷酸]] || [[多核苷酸]] || [[DNA]] and [[RNA]]&amp;lt;br /&amp;gt;&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
===氨基酸和蛋白质===&lt;br /&gt;
[[Protein]]s are made of [[amino acid]]s arranged in a linear chain joined together by [[peptide bond]]s. Many proteins are [[enzyme]]s that [[catalysis|catalyze]] the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the [[cytoskeleton]], a system of [[scaffolding]] that maintains the cell shape.Proteins are also important in [[cell signaling]], [[antibody|immune responses]], [[cell adhesion]], [[active transport]] across membranes, and the [[cell cycle]].Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle ([[tricarboxylic acid cycle]]), especially when a primary source of energy, such as [[glucose]], is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Proteins are made of amino acids arranged in a linear chain joined together by peptide bonds. Many proteins are enzymes that catalyze the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the cytoskeleton, a system of scaffolding that maintains the cell shape. Proteins are also important in cell signaling, immune responses, cell adhesion, active transport across membranes, and the cell cycle. Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle (tricarboxylic acid cycle), especially when a primary source of energy, such as glucose, is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
蛋白质是由氨基酸组成的线性链，它们通过[[肽键]]连接在一起。许多蛋白质是在新陈代谢中催化化学反应的酶。其他蛋白质具有结构或机械功能，例如那些形成[[细胞骨架]]的蛋白质（细胞骨架是维持细胞形状的支架系统）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Michie KA, Löwe J | title = Dynamic filaments of the bacterial cytoskeleton | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 467–92 | year = 2006 | pmid = 16756499 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452 | s2cid = 4550126 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。蛋白质在[[细胞信号传导]]、[[免疫反应]]、[[细胞粘附]]、主动跨膜转运和[[细胞周期]]中也很重要&amp;lt;ref name=&amp;quot;Nelson&amp;quot;&amp;gt;{{cite book | last1 = Nelson | first1 = David L. | first2 = Michael M. | last2 = Cox | name-list-style = vanc | title = Lehninger Principles of Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and company | year = 2005 | location = New York | page = [https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 841] | isbn = 978-0-7167-4339-2 | url-access = registration | url = https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。氨基酸还通过提供碳源进入细胞三羧酸循环，促进细胞的能量代谢，&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kelleher JK, Bryan BM, Mallet RT, Holleran AL, Murphy AN, Fiskum G | title = Analysis of tricarboxylic acid-cycle metabolism of hepatoma cells by comparison of 14CO2 ratios | journal = The Biochemical Journal | volume = 246 | issue = 3 | pages = 633–9 | date = September 1987 | pmid = 3120698 | pmc = 1148327 | doi = 10.1042/bj2460633 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;尤其是在[[葡萄糖]]等主要能量来源匮乏或细胞发生代谢应激时&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hothersall JS, Ahmed A | title = Metabolic fate of the increased yeast amino Acid uptake subsequent to catabolite derepression | journal = Journal of Amino Acids | volume = 2013 | pages = 461901 | year = 2013 | pmid = 23431419 | pmc = 3575661 | doi = 10.1155/2013/461901 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===脂类 ===&lt;br /&gt;
[[Lipid]]s are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of [[biological membrane]]s both internal and external, such as the [[cell membrane]], or as a source of energy. Lipids are usually defined as [[hydrophobe|hydrophobic]] or [[amphiphiles|amphipathic]] biological molecules but will dissolve in [[organic solvent]]s such as [[ethanol|alcohol]], [[benzene]] or [[chloroform]]. The [[fat]]s are a large group of compounds that contain [[fatty acid]]s and [[glycerol]]; a glycerol molecule attached to three fatty acid [[ester]]s is called a [[triglyceride|triacylglyceride]]. Several variations on this basic structure exist, including backbones such as [[sphingosine]] in the [[sphingomyelin]], and [[hydrophile|hydrophilic]] groups such as [[phosphate]] as in [[phospholipid]]s. [[Steroid]]s such as [[sterol]] are another major class of lipids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Lipids are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of biological membranes both internal and external, such as the cell membrane, or as a source of energy. Lipids are usually defined as hydrophobic or amphipathic biological molecules but will dissolve in organic solvents such as alcohol, benzene or chloroform. The fats are a large group of compounds that contain fatty acids and glycerol; a glycerol molecule attached to three fatty acid esters is called a triacylglyceride. Several variations on this basic structure exist, including backbones such as sphingosine in the sphingomyelin, and hydrophilic groups such as phosphate as in phospholipids. Steroids such as sterol are another major class of lipids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂类是最多样化的生物化学物质。它们的主要结构用途是作为[[生物膜]]内部和外部的一部分，如[[细胞膜]]，或作为能量来源&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;。脂类通常被定义为疏水性或两亲性的生物分子，但会溶解在有机溶剂中，如酒精、苯或氯仿。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fahy E, Subramaniam S, Brown HA, Glass CK, Merrill AH, Murphy RC, Raetz CR, Russell DW, Seyama Y, Shaw W, Shimizu T, Spener F, van Meer G, VanNieuwenhze MS, White SH, Witztum JL, Dennis EA | display-authors = 6 | title = A comprehensive classification system for lipids | journal = Journal of Lipid Research | volume = 46 | issue = 5 | pages = 839–61 | date = May 2005 | pmid = 15722563 | doi = 10.1194/jlr.E400004-JLR200 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;脂肪是一大类含有脂肪酸和甘油的化合物，一个甘油分子连接到三个脂肪酸酯即称为三酰甘油酯。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite web|title=Lipid nomenclature Lip-1 &amp;amp; Lip-2|url=https://www.qmul.ac.uk/sbcs/iupac/lipid/lip1n2.html#p11|access-date=2020-06-06|website=www.qmul.ac.uk}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这种基本结构存在一些变异，包括主骨(如鞘磷脂中到鞘氨醇)和亲水基(如磷脂中的磷酸盐)。[[类固醇]]，如[[固醇]]，是另一类主要的脂类&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|edition=8|title=Biochemistry|location=New York|isbn=978-1-4641-2610-9|oclc=913469736 | vauthors = Berg JM, Tymoczko JL, Gatto Jr GJ, Stryer L |date=8 April 2015|publisher=W. H. Freeman|pages=362}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===碳水化合物===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Glucose Fisher to Haworth.gif|thumb|upright=1.15|right|alt=The straight chain form consists of four C H O H groups linked in a row, capped at the ends by an aldehyde group C O H and a methanol group C H 2 O H.  To form the ring, the aldehyde group combines with the O H group of the next-to-last carbon at the other end, just before the methanol group.|葡萄糖可以以直链和环的形式存在。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Carbohydrate]]s are [[aldehyde]]s or [[ketone]]s, with many [[hydroxyl]] groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of [[energy]] ([[starch]], [[glycogen]]) and structural components ([[cellulose]] in plants, [[chitin]] in animals). The basic carbohydrate units are called [[monosaccharide]]s and include [[galactose]], [[fructose]], and most importantly [[glucose]]. Monosaccharides can be linked together to form [[polysaccharide]]s in almost limitless ways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrates are aldehydes or ketones, with many hydroxyl groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of energy (starch, glycogen) and structural components (cellulose in plants, chitin in animals). The basic carbohydrate units are called monosaccharides and include galactose, fructose, and most importantly glucose. Monosaccharides can be linked together to form polysaccharides in almost limitless ways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物是醛或酮，带有许多羟基，能以直链或环的形式存在。碳水化合物是最丰富的生物分子，承担着许多作用，如能量的储存和运输（淀粉、糖原）和作为结构要件（植物的纤维素、动物的甲壳素）。基本的碳水化合物单位称为单糖&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;，包括半乳糖、果糖以及最重要的葡萄糖。单糖能以几乎无限多样的方式连接在一起形成多糖&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Raman R, Raguram S, Venkataraman G, Paulson JC, Sasisekharan R | title = Glycomics: an integrated systems approach to structure-function relationships of glycans | journal = Nature Methods | volume = 2 | issue = 11 | pages = 817–24 | date = November 2005 | pmid = 16278650 | doi = 10.1038/nmeth807 | s2cid = 4644919 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===核苷酸 ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and [[RNA]], are polymers of [[nucleotide]]s. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a [[ribose]] or [[deoxyribose]] sugar group which is attached to a [[nitrogenous base]]. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of [[transcription (genetics)|transcription]] and [[protein biosynthesis]]. This information is protected by [[DNA repair]] mechanisms and propagated through [[DNA replication]]. Many [[virus]]es have an [[RNA virus|RNA genome]], such as [[HIV]], which uses [[reverse transcription]] to create a DNA template from its viral RNA genome. RNA in [[ribozyme]]s such as [[spliceosome]]s and [[ribosome]]s is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual [[nucleoside]]s are made by attaching a [[nucleobase]] to a [[ribose]] sugar. These bases are [[heterocyclic]] rings cono ptaining nitrogen, classified as [[purine]]s or [[pyrimidine]]s. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and RNA, are polymers of nucleotides. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a ribose or deoxyribose sugar group which is attached to a nitrogenous base. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of transcription and protein biosynthesis.This information is protected by DNA repair mechanisms and propagated through DNA replication. Many viruses have an RNA genome, such as HIV, which uses reverse transcription to create a DNA template from its viral RNA genome.RNA in ribozymes such as spliceosomes and ribosomes is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual nucleosides are made by attaching a nucleobase to a ribose sugar. These bases are heterocyclic rings containing nitrogen, classified as purines or pyrimidines. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
DNA和RNA这两种核酸是核苷酸的聚合物。每个核苷酸都是由一个磷酸连接到核糖或脱氧核糖糖基上形成的，而核糖或脱氧核糖糖基又连接到含氮碱基上。核酸对于遗传信息的储存和使用，以及通过转录和蛋白质生物合成过程对其进行解释至关重要。这些信息受到DNA修复机制的保护&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;，并通过DNA复制进行传播。许多病毒都有RNA基因组，如HIV病毒，它利用[[逆转录]]从其病毒RNA基因组中创建DNA模板。核糖体和核糖体等核糖体中的RNA类似于酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sierra S, Kupfer B, Kaiser R | title = Basics of the virology of HIV-1 and its replication | journal = Journal of Clinical Virology | volume = 34 | issue = 4 | pages = 233–44 | date = December 2005 | pmid = 16198625 | doi = 10.1016/j.jcv.2005.09.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为它可以催化化学反应。单个核苷是通过将核碱基连接到核糖上制成的。这些碱基是含氮的杂环，分为嘌呤或嘧啶。核苷酸还在代谢基团转移反应中充当辅酶&amp;lt;ref name=Wimmer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wimmer MJ, Rose IA | title = Mechanisms of enzyme-catalyzed group transfer reactions | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 47 | issue =  | pages = 1031–78 | year = 1978 | pmid = 354490 | doi = 10.1146/annurev.bi.47.070178.005123 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===辅酶===&lt;br /&gt;
[[File:Acetyl-CoA-2D.svg|thumb|right|upright=1.35|[[乙酰辅酶A]]结构。可转移的[[乙酰基]]与最左边的硫原子成键结合。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{main|Coenzyme}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of [[functional group]]s of atoms and their bonds within molecules. This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions. These group-transfer intermediates are called [[coenzyme]]s. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the [[substrate (biochemistry)|substrate]] for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of functional groups of atoms and their bonds within molecules. This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions. These group-transfer intermediates are called coenzymes. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the substrate for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢涉及大量的化学反应，但大多数属于几种基本类型的反应，涉及原子的官能团及其键在分子内的转移。这种常见的化学反应使细胞能够用一小套代谢中间体在不同反应之间携带化学基团&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Mitchell P | title = The Ninth Sir Hans Krebs Lecture. Compartmentation and communication in living systems. Ligand conduction: a general catalytic principle in chemical, osmotic and chemiosmotic reaction systems | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 95 | issue = 1 | pages = 1–20 | date = March 1979 | pmid = 378655 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1979.tb12934.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些基团转移中间体称为辅酶&amp;lt;ref name=Wimmer/&amp;gt;。每一类基团转移反应都是由一种特定的辅酶进行的，它是一组产生它的酶和消耗它的酶的底物。因此，这些辅酶不断地被制造、消耗，然后循环利用&amp;lt;ref name=Dimroth&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dimroth P, von Ballmoos C, Meier T | title = Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases. Fourth in the Cycles Review Series | journal = EMBO Reports | volume = 7 | issue = 3 | pages = 276–82 | date = March 2006 | pmid = 16607397 | pmc = 1456893 | doi = 10.1038/sj.embor.7400646 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is [[adenosine triphosphate]] (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day. ATP acts as a bridge between [[catabolism]] and [[anabolism]]. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in [[phosphorylation]] reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is adenosine triphosphate (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day. ATP acts as a bridge between catabolism and anabolism. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in phosphorylation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中一种中心辅酶是三磷酸腺苷（ATP），它是细胞的通用能源货币。这种核苷酸在不同的化学反应之间传递化学能。细胞中只有少量的ATP，但由于ATP是不断再生的，所以人体每天可以使用大约相当于自身重量的ATP&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt;。ATP是分解代谢和合成代谢之间的桥梁。分解代谢分解分子，合成代谢则将它们组合在一起。分解反应产生ATP，合成代谢反应则消耗ATP。它也是磷酸化反应中磷酸基团的载体&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bonora M, Patergnani S, Rimessi A, De Marchi E, Suski JM, Bononi A, Giorgi C, Marchi S, Missiroli S, Poletti F, Wieckowski MR, Pinton P | display-authors = 6 | title = ATP synthesis and storage | journal = Purinergic Signalling | volume = 8 | issue = 3 | pages = 343–57 | date = September 2012 | pmid = 22528680 | pmc = 3360099 | doi = 10.1007/s11302-012-9305-8 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A [[vitamin]] is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In [[human nutrition]], most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells. [[Nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; ([[niacin]]), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of [[dehydrogenase]]s remove electrons from their substrates and [[redox|reduce]] NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the [[reductase]]s in the cell that need to reduce their substrates. Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A vitamin is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In human nutrition, most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells. Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; (niacin), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of dehydrogenases remove electrons from their substrates and reduce NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the reductases in the cell that need to reduce their substrates. Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[维生素]]是一类细胞不能合成的微量有机化合物。在人体营养中，大多数维生素经过修饰后都具有辅酶的功能，例如，所有水溶性维生素在细胞中使用时都会被磷酸化或与核苷酸偶联&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Berg|first1=Jeremy M.|last2=Tymoczko|first2=John L.|last3=Stryer|first3=Lubert | name-list-style = vanc |date=2002|title=Vitamins Are Often Precursors to Coenzymes|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22549/|journal=Biochemistry. 5th Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。[[烟酰胺腺嘌呤二核苷酸]](NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;)是维生素B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt;(烟酸)的衍生物，它是一种重要的辅酶，起着氢接受器的作用。数百种不同类型的脱氢酶从其底物中去除电子，并将NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;还原成NADH。这种还原形式的辅酶是细胞中任何需要还原其底物的还原酶的底物。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在细胞中以两种相关形式存在&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pollak N, Dölle C, Ziegler M | title = The power to reduce: pyridine nucleotides--small molecules with a multitude of functions | journal = The Biochemical Journal | volume = 402 | issue = 2 | pages = 205–18 | date = March 2007 | pmid = 17295611 | pmc = 1798440 | doi = 10.1042/BJ20061638 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，即NADH和NADPH。NAD &amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH 形式在分解代谢反应中起重要作用，而 NADP &amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH 形式在分解代谢反应中起重要作用&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Fatih|first=Yildiz | name-list-style = vanc |title=Advances in food biochemistry|publisher=CRC Press|year=2009|isbn=978-1-4200-0769-5|location=Boca Raton|pages=228|oclc=607553259}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:1GZX Haemoglobin.png|thumb|upright=1.35|right|The structure of iron-containing [[hemoglobin]]. 含铁[[血红蛋白]]的结构。蛋白质亚基为红色和蓝色，含铁血红素基为绿色。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===矿物质和辅因子===&lt;br /&gt;
{{further||Bioinorganic chemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. [[sodium]] and [[potassium]]) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements [[carbon]], [[nitrogen]], [[calcium]], [[sodium]], [[chlorine]], [[potassium]], [[hydrogen]], [[phosphorus]], [[oxygen]] and [[sulfur]]. [[Organic compound]]s (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. sodium and potassium) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements carbon, nitrogen, calcium, sodium, chlorine, potassium, hydrogen, phosphorus, oxygen and sulfur. Organic compounds (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water&amp;lt;ref name=&amp;quot;Heymsfield&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Heymsfield SB, Waki M, Kehayias J, Lichtman S, Dilmanian FA, Kamen Y, Wang J, Pierson RN | display-authors = 6 | title = Chemical and elemental analysis of humans in vivo using improved body composition models | journal = The American Journal of Physiology | volume = 261 | issue = 2 Pt 1 | pages = E190-8 | date = August 1991 | pmid = 1872381 | doi = 10.1152/ajpendo.1991.261.2.E190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
无机元素在新陈代谢中起着关键作用; 有些元素含量丰富(例如:钠和钾) ，而另一些元素则在微量浓度下发挥作用。人的体重约99%是由碳、氮、钙、钠、氯、钾、氢、磷、氧和硫等元素组成。有机化合物（蛋白质、脂类和碳水化合物）含有大部分的碳和氮；大部分的氧和氢以水的形式存在。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as [[electrolyte]]s. The most important ions are [[sodium]], [[potassium]], [[calcium]], [[magnesium]], [[chloride]], [[phosphate]] and the organic ion [[bicarbonate]]. The maintenance of precise [[ion gradient]]s across [[cell membrane]]s maintains [[osmotic pressure]] and [[pH]]. Ions are also critical for [[nerve]] and [[muscle]] function, as [[action potential]]s in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the [[extracellular fluid]] and the cell's fluid, the [[cytosol]]. Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called [[ion channel]]s. For example, [[muscle contraction]] depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and [[T-tubule]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as electrolytes. The most important ions are sodium, potassium, calcium, magnesium, chloride, phosphate and the organic ion bicarbonate. The maintenance of precise ion gradients across cell membranes maintains osmotic pressure and pH. Ions are also critical for nerve and muscle function, as action potentials in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the extracellular fluid and the cell's fluid, the cytosol. Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called ion channels. For example, muscle contraction depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and T-tubules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
丰富的无机元用作电解质。最重要的离子是钠、钾、钙、镁、氯化物、磷酸盐和有机离子重碳酸盐。维持细胞膜上精确的离子梯度可以维持[[渗透压]]和 ph 值。离子对于神经和肌肉功能也是至关重要的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |date=| chapter = Electrolyte Balance | chapter-url=https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/26-3-electrolyte-balance/ | title = Anatomy and Physiology | publisher = OpenStax |access-date=23 June 2020 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为这些组织中的动作电位是由细胞外液和细胞液之间的电解质交换产生的。电解质通过细胞膜上称为离子通道的蛋白质进入和离开细胞&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Lodish |first1=Harvey |last2=Berk |first2=Arnold |last3=Zipursky |first3=S. Lawrence |last4=Matsudaira |first4=Paul |last5=Baltimore |first5=David |last6=Darnell |first6=James | name-list-style = vanc |date=2000| chapter =The Action Potential and Conduction of Electric Impulses|chapter-url= https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21668/ |title =Molecular Cell Biology | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。例如，肌肉收缩依赖于钙、钠和钾通过细胞膜和T管道中的离子通道的运动&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dulhunty AF | title = Excitation-contraction coupling from the 1950s into the new millennium | journal = Clinical and Experimental Pharmacology &amp;amp; Physiology | volume = 33 | issue = 9 | pages = 763–72 | date = September 2006 | pmid = 16922804 | doi = 10.1111/j.1440-1681.2006.04441.x | s2cid = 37462321 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Transition metal]]s are usually present as [[trace element]]s in organisms, with [[zinc]] and [[iron]] being most abundant of those. These metals are used in some proteins as [[Cofactor (biochemistry)|cofactors]] and are essential for the activity of enzymes such as [[catalase]] and oxygen-carrier proteins such as [[hemoglobin]]. Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as [[ferritin]] or [[metallothionein]] when not in use.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Transition metals are usually present as trace elements in organisms, with zinc and iron being most abundant of those. These metals are used in some proteins as cofactors and are essential for the activity of enzymes such as catalase and oxygen-carrier proteins such as hemoglobin. Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as ferritin or metallothionein when not in use.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
过渡金属通常以微量元素的形式存在于生物体内，其中锌和铁最为丰富&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Torres-Romero JC, Alvarez-Sánchez ME, Fernández-Martín K, Alvarez-Sánchez LC, Arana-Argáez V, Ramírez-Camacho M, Lara-Riegos J | chapter=Zinc Efflux in Trichomonas vaginalis: In Silico Identification and Expression Analysis of CDF-Like Genes|date=2018| title =Quantitative Models for Microscopic to Macroscopic Biological Macromolecules and Tissues|pages=149–168| veditors = Olivares-Quiroz L, Resendis-Antonio O |place=Cham|publisher=Springer International Publishing|language=en|doi=10.1007/978-3-319-73975-5_8|isbn=978-3-319-73975-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些金属元素在某些蛋白质中作为辅因子，是催化酶等酶和血红蛋白等氧载体蛋白活性所必需的金属辅因子。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Craig Will|first=Leonard Ashley | name-list-style = vanc |title=Manufacturing Engineering &amp;amp; Technology|publisher=Scientific e-Resources|year=2019|isbn=9781839472428|location=Waltham Abbey|pages=190–196}}&amp;lt;/ref&amp;gt;金属辅因子与蛋白质中的特定位点紧密结合，虽然在催化过程中酶的辅因子可以被改变，但在催化反应结束时，它们总是恢复到原来的状态。金属微量营养素由特定的转运体带入生物体内，不用时与储存蛋白如铁蛋白或金属硫蛋白结合&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cousins RJ, Liuzzi JP, Lichten LA | title = Mammalian zinc transport, trafficking, and signals | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 281 | issue = 34 | pages = 24085–9 | date = August 2006 | pmid = 16793761 | doi = 10.1074/jbc.R600011200 | url = https://www.jbc.org/content/281/34/24085 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dunn LL, Suryo Rahmanto Y, Richardson DR | title = Iron uptake and metabolism in the new millennium | journal = Trends in Cell Biology | volume = 17 | issue = 2 | pages = 93–100 | date = February 2007 | pmid = 17194590 | doi = 10.1016/j.tcb.2006.12.003 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==分解代谢==&lt;br /&gt;
[[Catabolism]] is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules. The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their [[primary nutritional groups]]), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by [[organotroph]]s, while [[lithotroph]]s use inorganic substrates, and [[phototroph]]s capture sunlight as [[Potential energy#Chemical potential energy|chemical energy]].However, all these different forms of metabolism depend on [[redox]] reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as [[organic molecule]]s, water, [[ammonia]], [[hydrogen sulfide]] or [[Ferrous|ferrous ions]] to acceptor molecules such as [[oxygen]], [[nitrate]] or [[sulfate]]. In animals, these reactions involve complex [[organic molecule]]s that are broken down to simpler molecules, such as [[carbon dioxide]] and water. In [[photosynthesis|photosynthetic]] organisms, such as plants and [[cyanobacteria]], these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Catabolism is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules. The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their primary nutritional groups), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by organotrophs, while lithotrophs use inorganic substrates, and phototrophs capture sunlight as chemical energy. However, all these different forms of metabolism depend on redox reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as organic molecules, water, ammonia, hydrogen sulfide or ferrous ions to acceptor molecules such as oxygen, nitrate or sulfate. In animals, these reactions involve complex organic molecules that are broken down to simpler molecules, such as carbon dioxide and water. In photosynthetic organisms, such as plants and cyanobacteria, these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
分解代谢是指分解大分子的一系列代谢过程。其中包括分解和氧化食物分子。分解代谢反应的目的是为构建分子的合成代谢反应提供所需的能量和成分。这些分解代谢反应的确切性质因生物体而异&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter| name-list-style = vanc |date=2002|chapter =How Cells Obtain Energy from Food|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26882/|title =Molecular Biology of the Cell | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，生物体可以根据它们的能量和碳的来源（其主要营养组）进行分类，如下表所示。有机养生物把有机分子作为能量来源，而岩养生物利用无机基质，光养生物利用阳光（获得化学能）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Raven|first=Ja| name-list-style = vanc |date=2009-09-03|title=Contributions of anoxygenic and oxygenic phototrophy and chemolithotrophy to carbon and oxygen fluxes in aquatic environments|url=http://www.int-res.com/abstracts/ame/v56/n2-3/p177-192/|journal=Aquatic Microbial Ecology|language=en|volume=56|pages=177–192|doi=10.3354/ame01315|issn=0948-3055|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。然而，所有这些不同形式的新陈代谢都依赖于氧化还原反应，这些反应涉及电子从还原的供体分子（如有机分子，水，氨，硫化氢或亚铁离子）转移到受体分子（如氧，硝酸盐或硫酸盐）。在动物中，这些反应涉及复杂的有机分子，它们被分解成更简单的分子，如二氧化碳和水。在诸如植物和蓝藻这样的光合生物体中，这些电子转移反应不释放能量，而是用来储存从阳光中吸收的能量&amp;lt;ref name=Nelson2004&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Nelson N, Ben-Shem A | title = The complex architecture of oxygenic photosynthesis | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 5 | issue = 12 | pages = 971–82 | date = December 2004 | pmid = 15573135 | doi = 10.1038/nrm1525 | s2cid = 5686066 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
{|&lt;br /&gt;
|+基于新陈代谢对有机体进行分类&lt;br /&gt;
! rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; |能量&lt;br /&gt;
!阳光&lt;br /&gt;
!photo-&lt;br /&gt;
!&lt;br /&gt;
!&lt;br /&gt;
! rowspan=&amp;quot;6&amp;quot; |-troph&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
|预先生成的分子&lt;br /&gt;
|chemo-&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; |电子供体&lt;br /&gt;
|有机化合物&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|organo-&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
|无机化合物&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|litho-&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; |碳源&lt;br /&gt;
|有机化合物&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|hetero-&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
|无机化合物&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|auto-&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s or [[lipid]]s, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually [[acetyl-CoA|acetyl coenzyme A]] (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the [[citric acid cycle]] and [[electron transport chain]], releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme [[nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as proteins, polysaccharides or lipids, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually acetyl coenzyme A (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the citric acid cycle and electron transport chain, releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
动物中最常见的分解代谢反应可以分为三个主要阶段。在第一阶段，大的有机分子，如蛋白质，多糖或脂类，在细胞外被消化成较小的分子。接下来，这些较小的分子被细胞吸收并转化成更小的分子，通常是乙酰辅酶A (acetyl-CoA) ，并释放出一些能量。最后，辅酶 A 上的乙酰基在三羧酸循环和电子传递链中被氧化成水和二氧化碳，释放出储存的能量，将辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;）还原成NADH&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;/&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===消化===&lt;br /&gt;
{{further|Digestion|Gastrointestinal tract}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：消化和胃肠道&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These [[digestive enzyme]]s include [[protease]]s that digest proteins into amino acids, as well as [[glycoside hydrolase]]s that digest polysaccharides into simple sugars known as [[monosaccharides]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These digestive enzymes include proteases that digest proteins into amino acids, as well as glycoside hydrolases that digest polysaccharides into simple sugars known as monosaccharides.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
大分子不能直接被细胞处理。大分子必须先被分解成较小的单位，才能用于细胞代谢。不同类别的酶被用来消化这些聚合物。这些消化酶包括将蛋白质消化成氨基酸的蛋白酶，以及将多糖消化成单糖的糖苷水解酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Demirel, Yaşar|title=Energy : production, conversion, storage, conservation, and coupling|publisher=Springer|year=2016|isbn=978-3-319-29650-0|edition=Second|location=Lincoln|pages=431|oclc=945435943}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings, while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their [[Gastrointestinal tract|guts]], including the [[stomach]] and [[pancreas]], and [[salivary gland]]s. The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by [[active transport]] proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings, while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their guts, including the stomach and pancreas, and salivary glands. The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by active transport proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
微生物简单直接地将消化酶分泌到周围环境中&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Häse CC, Finkelstein RA | title = Bacterial extracellular zinc-containing metalloproteases | journal = Microbiological Reviews | volume = 57 | issue = 4 | pages = 823–37 | date = December 1993 | pmid = 8302217 | pmc = 372940 | doi = 10.1128/MMBR.57.4.823-837.1993 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gupta R, Gupta N, Rathi P | title = Bacterial lipases: an overview of production, purification and biochemical properties | journal = Applied Microbiology and Biotechnology | volume = 64 | issue = 6 | pages = 763–81 | date = June 2004 | pmid = 14966663 | doi = 10.1007/s00253-004-1568-8 | s2cid = 206934353 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而动物必须通过它们肠道(包括胃、胰腺和唾液腺)中的特定细胞分泌这些酶。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hoyle T | title = The digestive system: linking theory and practice | journal = British Journal of Nursing | volume = 6 | issue = 22 | pages = 1285–91 | year = 1997 | pmid = 9470654 | doi = 10.12968/bjon.1997.6.22.1285 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些细胞外酶释放的氨基酸或糖通过活性转运蛋白被泵入细胞内&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Souba WW, Pacitti AJ | title = How amino acids get into cells: mechanisms, models, menus, and mediators | journal = JPEN. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition | volume = 16 | issue = 6 | pages = 569–78 | year = 1992 | pmid = 1494216 | doi = 10.1177/0148607192016006569 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barrett MP, Walmsley AR, Gould GW | title = Structure and function of facilitative sugar transporters | journal = Current Opinion in Cell Biology | volume = 11 | issue = 4 | pages = 496–502 | date = August 1999 | pmid = 10449337 | doi = 10.1016/S0955-0674(99)80072-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Catabolism schematic.svg|thumb|left|upright=1.35|[[蛋白质]]，[[碳水化合物]]和[[脂肪]]分解代谢的简化概述 ]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===有机化合物的能量===&lt;br /&gt;
{{further|Cellular respiration|Fermentation (biochemistry)|Carbohydrate catabolism|Fat catabolism|Protein catabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：细胞呼吸，发酵（生物化学），碳水化合物分解代谢，脂肪分解代谢和蛋白质分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into [[monosaccharide]]s. Once inside, the major route of breakdown is [[glycolysis]], where sugars such as [[glucose]] and [[fructose]] are converted into [[pyruvic acid|pyruvate]] and some ATP is generated. Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to [[acetyl-CoA]] through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the [[citric acid cycle]]. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases [[carbon dioxide]] as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces [[lactic acid|lactate]], through the enzyme [[lactate dehydrogenase]] re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis. An alternative route for glucose breakdown is the [[pentose phosphate pathway]], which reduces the coenzyme [[NADPH]] and produces [[pentose]] sugars such as [[ribose]], the sugar component of [[nucleic acid]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into monosaccharides. Once inside, the major route of breakdown is glycolysis, where sugars such as glucose and fructose are converted into pyruvate and some ATP is generated. Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to acetyl-CoA through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the citric acid cycle. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases carbon dioxide as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces lactate, through the enzyme lactate dehydrogenase re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis. An alternative route for glucose breakdown is the pentose phosphate pathway, which reduces the coenzyme NADPH and produces pentose sugars such as ribose, the sugar component of nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物分解代谢是将碳水化合物分解成较小的单位的过程。碳水化合物一旦被消化成单糖，通常就被带入细胞。一旦进入细胞内&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bell GI, Burant CF, Takeda J, Gould GW | title = Structure and function of mammalian facilitative sugar transporters | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 268 | issue = 26 | pages = 19161–4 | date = September 1993 | pmid = 8366068 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，分解的主要途径就是糖酵解，其中糖（例如葡萄糖和果糖）被转化为丙酮酸并生成一些ATP。&amp;lt;ref name=Bouche&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bouché C, Serdy S, Kahn CR, Goldfine AB | title = The cellular fate of glucose and its relevance in type 2 diabetes | journal = Endocrine Reviews | volume = 25 | issue = 5 | pages = 807–30 | date = October 2004 | pmid = 15466941 | doi = 10.1210/er.2003-0026 | df = dmy-all | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;丙酮酸是几种代谢途径中的中间体，但大多数通过有氧（含氧）糖酵解转化为乙酰辅酶A并进入三羧酸循环。尽管在三羧酸循环中会产生更多的ATP，但最重要的产物是NADH，它是由 NAD &amp;lt; sup &amp;gt; +  在乙酰辅酶A被氧化后制成的。这种氧化释放出作为废物的二氧化碳。在厌氧条件下，糖酵解产生乳酸盐，即由乳酸脱氢酶将丙酮酸盐转化为乳酸盐，同时将NADH重新氧化为NAD &amp;lt; sup &amp;gt; +  再用于糖酵解。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Alfarouk KO, Verduzco D, Rauch C, Muddathir AK, Adil HH, Elhassan GO, Ibrahim ME, David Polo Orozco J, Cardone RA, Reshkin SJ, Harguindey S | display-authors = 6 | title = Glycolysis, tumor metabolism, cancer growth and dissemination. A new pH-based etiopathogenic perspective and therapeutic approach to an old cancer question | journal = Oncoscience | volume = 1 | issue = 12 | pages = 777–802 | date = 18 December 2014 | pmid = 25621294 | pmc = 4303887 | doi = 10.18632/oncoscience.109 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;葡萄糖分解的另一种途径是磷酸戊糖途径，它还原辅酶NADPH并产生戊糖，如核糖（核酸的糖成分）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by [[hydrolysis]] to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by [[beta oxidation]] to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. ''M. tuberculosis'' can also grow on the lipid [[cholesterol]] as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of ''M. tuberculosis''.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by hydrolysis to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by beta oxidation to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. M. tuberculosis can also grow on the lipid cholesterol as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of M. tuberculosis.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪通过水解作用分解为游离脂肪酸和甘油。甘油进入糖酵解，脂肪酸被 β氧化分解，释放出乙酰辅酶A，然后进入三羧酸循环。脂肪酸在氧化时会释放比碳水化合物更多的能量，因为碳水化合物的结构中含有更多的氧。类固醇也会被一些细菌在类似于 β 氧化的过程中分解，这个分解过程会释放出大量的乙酰辅酶A、丙酰辅酶A和丙酮酸，它们都可以给细胞提供能量。结核杆菌也可以依靠脂质胆固醇这唯一的碳源生长，而且参与胆固醇利用途径的基因已经被证实在结核杆菌感染生命周期的不同阶段都是重要的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wipperman MF, Sampson NS, Thomas ST | title = Pathogen roid rage: cholesterol utilization by Mycobacterium tuberculosis | journal = Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology | volume = 49 | issue = 4 | pages = 269–93 | date = 2014 | pmid = 24611808 | pmc = 4255906 | doi = 10.3109/10409238.2014.895700 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Amino acid]]s are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to [[urea]] and carbon dioxide as a source of energy. The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a [[transaminase]]. The amino group is fed into the [[urea cycle]], leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a [[keto acid]]. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of [[glutamate]] forms α-[[alpha-Ketoglutaric acid|ketoglutarate]]. The [[glucogenic amino acid]]s can also be converted into glucose, through [[gluconeogenesis]] (discussed below).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to urea and carbon dioxide as a source of energy. The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a transaminase. The amino group is fed into the urea cycle, leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a keto acid. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of glutamate forms α-ketoglutarate. The glucogenic amino acids can also be converted into glucose, through gluconeogenesis (discussed below).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸可以用来合成蛋白质和其他生物分子，也可以被氧化成尿素和二氧化碳从而提供能量&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sakami W, Harrington H | title = Amino Acid Metabolism | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 32 | issue =  | pages = 355–98 | year = 1963 | pmid = 14144484 | doi = 10.1146/annurev.bi.32.070163.002035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。氧化途径从转氨酶去除氨基酸上的氨基开始。氨基进入尿素循环，留下酮酸形式的脱氨基碳骨架。其中一些酮酸是三羧酸循环的中间产物，例如谷氨酸的脱氨反应形成 α- 酮戊二酸&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brosnan JT | title = Glutamate, at the interface between amino acid and carbohydrate metabolism | journal = The Journal of Nutrition | volume = 130 | issue = 4S Suppl | pages = 988S–90S | date = April 2000 | pmid = 10736367 | doi = 10.1093/jn/130.4.988S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。葡萄糖原氨基酸也可以通过糖异生作用转化为葡萄糖(具体内容见下文)&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Young VR, Ajami AM | title = Glutamine: the emperor or his clothes? | journal = The Journal of Nutrition | volume = 131 | issue = 9 Suppl | pages = 2449S–59S; discussion 2486S–7S | date = September 2001 | pmid = 11533293 | doi = 10.1093/jn/131.9.2449S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==能量转换==&lt;br /&gt;
===氧化磷酸化===&lt;br /&gt;
{{further|Oxidative phosphorylation|Chemiosmosis|Mitochondrion}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：氧化磷酸化，化学渗透和线粒体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in [[eukaryote]]s by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the [[electron transport chain]]. In [[prokaryote]]s, these proteins are found in the cell's [[bacterial cell structure|inner membrane]]. These proteins use the energy released from passing electrons from [[reducing agent|reduced]] molecules like NADH onto [[oxygen]] to pump [[proton]]s across a membrane.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in eukaryotes by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the electron transport chain. In prokaryotes, these proteins are found in the cell's inner membrane. These proteins use the energy released from passing electrons from reduced molecules like NADH onto oxygen to pump protons across a membrane.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氧化磷酸化中，通过如柠檬酸循环等代谢途径，电子从被消化吸收的食物分子上转移到氧气上，并将产生的能量以ATP的方式储存起来。在真核生物中，这一过程是通过线粒体膜上的一系列膜蛋白来完成的，被称为电子传递链。而在原核生物中，这些蛋白质存在于细胞的内膜中。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hosler JP, Ferguson-Miller S, Mills DA | title = Energy transduction: proton transfer through the respiratory complexes | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 165–87 | year = 2006 | pmid = 16756489 | pmc = 2659341 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.062003.101730 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些蛋白质利用电子从还原性分子(如NADH)传递到氧气所释放的能量来泵送质子穿过细胞膜&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schultz BE, Chan SI | title = Structures and proton-pumping strategies of mitochondrial respiratory enzymes | journal = Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure | volume = 30 | issue =  | pages = 23–65 | year = 2001 | pmid = 11340051 | doi = 10.1146/annurev.biophys.30.1.23 | url = https://authors.library.caltech.edu/1623/1/SCHarbbs01.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATPsyn.gif|thumb|right|[[ATP合成酶]]的作用机制。ATP 显示为红色，ADP 和磷酸显示为粉红色，转柄亚基显示为黑色]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton [[diffusion|concentration difference]] across the membrane and generates an [[electrochemical gradient]]. This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called [[ATP synthase]]. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the [[active site]] of the synthase domain to change shape and phosphorylate [[adenosine diphosphate]]&amp;amp;nbsp;– turning it into ATP.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton concentration difference across the membrane and generates an electrochemical gradient. This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called ATP synthase. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the active site of the synthase domain to change shape and phosphorylate adenosine diphosphate– turning it into ATP.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
将质子泵出线粒体，会在膜上形成质子浓度差，产生电化学梯度。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Capaldi RA, Aggeler R | title = Mechanism of the F(1)F(0)-type ATP synthase, a biological rotary motor | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 27 | issue = 3 | pages = 154–60 | date = March 2002 | pmid = 11893513 | doi = 10.1016/S0968-0004(01)02051-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这种力量促使质子通过ATP合成酶的基座回到线粒体中。质子的流动使柄亚基旋转，从而改变合成酶域的活性位点的形状，使二磷酸腺苷磷酸化--变成ATP&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===无机化合物的能量===&lt;br /&gt;
{{further|Microbial metabolism|Nitrogen cycle}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：微生物代谢和氮循环&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Chemolithotroph]]y is a type of metabolism found in [[prokaryote]]s where energy is obtained from the oxidation of [[inorganic compound]]s. These organisms can use [[hydrogen]], reduced [[sulfur]] compounds (such as [[sulfide]], [[hydrogen sulfide]] and [[thiosulfate]]),&amp;lt;ref name=Physiology1/&amp;gt; [[Iron(II) oxide|ferrous iron (FeII)]] or [[ammonia]] as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as [[oxygen]] or [[nitrite]]. These microbial processes are important in global [[biogeochemical cycle]]s such as [[acetogenesis]], [[nitrification]] and [[denitrification]] and are critical for [[fertility (soil)|soil fertility]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Chemolithotrophy is a type of metabolism found in prokaryotes where energy is obtained from the oxidation of inorganic compounds. These organisms can use hydrogen, reduced sulfur compounds (such as sulfide, hydrogen sulfide and thiosulfate), or ammonia as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as oxygen or nitrite. These microbial processes are important in global biogeochemical cycles such as acetogenesis, nitrification and denitrification and are critical for soil fertility.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
化能无机营养是在原核生物中发现的一种新陈代谢，其能量来自于无机化合物的氧化。这些生物可以利用氢气、&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Friedrich B, Schwartz E | title = Molecular biology of hydrogen utilization in aerobic chemolithotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 47 | issue =  | pages = 351–83 | year = 1993 | pmid = 8257102 | doi = 10.1146/annurev.mi.47.100193.002031 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 还原硫化合物(如硫化物、硫化氢和硫代硫酸酯&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Weber KA, Achenbach LA, Coates JD | title = Microorganisms pumping iron: anaerobic microbial iron oxidation and reduction | journal = Nature Reviews. Microbiology | volume = 4 | issue = 10 | pages = 752–64 | date = October 2006 | pmid = 16980937 | doi = 10.1038/nrmicro1490 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1203&amp;amp;context=bioscifacpub | s2cid = 8528196 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;)或氨&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Jetten MS, Strous M, van de Pas-Schoonen KT, Schalk J, van Dongen UG, van de Graaf AA, Logemann S, Muyzer G, van Loosdrecht MC, Kuenen JG | display-authors = 6 | title = The anaerobic oxidation of ammonium | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 22 | issue = 5 | pages = 421–37 | date = December 1998 | pmid = 9990725 | doi = 10.1111/j.1574-6976.1998.tb00379.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;作为还原力的来源，它们从这些化合物与氧或亚硝酸盐等电子接受体的氧化作用中获得能量。这些微生物过程&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Simon J | title = Enzymology and bioenergetics of respiratory nitrite ammonification | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 26 | issue = 3 | pages = 285–309 | date = August 2002 | pmid = 12165429 | doi = 10.1111/j.1574-6976.2002.tb00616.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;在全球生物地球化学循环（如乙酰化、硝化和反硝化）中非常重要，对土壤肥力也很关键&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Conrad R | title = Soil microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO) | journal = Microbiological Reviews | volume = 60 | issue = 4 | pages = 609–40 | date = December 1996 | pmid = 8987358 | pmc = 239458 | doi = 10.1128/MMBR.60.4.609-640.1996 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barea JM, Pozo MJ, Azcón R, Azcón-Aguilar C | title = Microbial co-operation in the rhizosphere | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 56 | issue = 417 | pages = 1761–78 | date = July 2005 | pmid = 15911555 | doi = 10.1093/jxb/eri197 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===光能 ===&lt;br /&gt;
{{further|Phototroph|Photophosphorylation|Chloroplast}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光养，光磷酸化和叶绿体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by [[plant]]s, [[cyanobacteria]], [[purple bacteria]], [[green sulfur bacteria]] and some [[protist]]s. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by plants, cyanobacteria, purple bacteria, green sulfur bacteria and some protists. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
阳光中的能量被植物、蓝藻、紫细菌、绿硫细菌和一些原生生物所吸收。这个过程通常与二氧化碳转化为有机化合物相结合，这是光合作用的一部分，下文将对此进行讨论。然而，原核生物的能量捕获和碳固定系统可以单独运作，因为紫色细菌和绿硫细菌可以利用阳光作为能源，同时在碳固定和有机化合物发酵之间转换&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = van der Meer MT, Schouten S, Bateson MM, Nübel U, Wieland A, Kühl M, de Leeuw JW, Sinninghe Damsté JS, Ward DM | display-authors = 6 | title = Diel variations in carbon metabolism by green nonsulfur-like bacteria in alkaline siliceous hot spring microbial mats from Yellowstone National Park | journal = Applied and Environmental Microbiology | volume = 71 | issue = 7 | pages = 3978–86 | date = July 2005 | pmid = 16000812 | pmc = 1168979 | doi = 10.1128/AEM.71.7.3978-3986.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tichi MA, Tabita FR | title = Interactive control of Rhodobacter capsulatus redox-balancing systems during phototrophic metabolism | journal = Journal of Bacteriology | volume = 183 | issue = 21 | pages = 6344–54 | date = November 2001 | pmid = 11591679 | pmc = 100130 | doi = 10.1128/JB.183.21.6344-6354.2001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis. The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called [[photosynthetic reaction centre]]s. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of [[photosynthetic pigment]] present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis. The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called photosynthetic reaction centres. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of photosynthetic pigment present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在许多生物体中，太阳能的获取在原理上类似于氧化磷酸化，因为它涉及到以质子浓度梯度的形式储存能量。这种质子动力驱动 ATP 的合成&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter | name-list-style = vanc |date=2002|chapter =Energy Conversion: Mitochondria and Chloroplasts|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21063/|title =Molecular Biology of the Cell. 4th edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。驱动这种电子传递链所需的电子来自于聚光蛋白质，这种蛋白质被叫做光合反应中心。根据存在的光合色素的性质，反应中心分为两种类型。大多数光合细菌只有一种类型，而植物和蓝藻有两种类型&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Allen JP, Williams JC | title = Photosynthetic reaction centers | journal = FEBS Letters | volume = 438 | issue = 1–2 | pages = 5–9 | date = October 1998 | pmid = 9821949 | doi = 10.1016/S0014-5793(98)01245-9 | s2cid = 21596537 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, [[photosystem|photosystem II]] uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the [[cytochrome b6f complex]], which uses their energy to pump protons across the [[thylakoid]] membrane in the [[chloroplast]]. These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through [[photosystem|photosystem I]] and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+.&amp;lt;/sup&amp;gt;f. These cooenzyme can be used in the [[Calvin cycle]], which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, photosystem II uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the cytochrome b6f complex, which uses their energy to pump protons across the thylakoid membrane in the chloroplast. These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through photosystem I and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt; sup &amp;gt; +  .fThese cooenzyme can be used in the Calvin cycle, which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在植物、藻类和蓝藻中，光系统 II 利用光能将电子从水中移走，释放出氧气。然后电子流向细胞色素b6f蛋白复合体，后者利用它们的能量穿过叶绿体中的类囊体膜，泵入质子&amp;lt;ref name=Nelson2004/&amp;gt;。这些质子在驱动ATP合成酶时通过膜向后移动，就像之前一样。然后电子流经光系统I，可以用来减少辅酶NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Munekage Y, Hashimoto M, Miyake C, Tomizawa K, Endo T, Tasaka M, Shikanai T | title = Cyclic electron flow around photosystem I is essential for photosynthesis | journal = Nature | volume = 429 | issue = 6991 | pages = 579–82 | date = June 2004 | pmid = 15175756 | doi = 10.1038/nature02598 | bibcode = 2004Natur.429..579M | s2cid = 4421776 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些辅酶可用于[[卡尔文循环]](下文将对此进行讨论)，或被循环用于进一步生成ATP。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==合成代谢==&lt;br /&gt;
{{further|Anabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Anabolism''' is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as [[amino acid]]s, [[monosaccharide]]s, [[Terpenoid|isoprenoids]] and [[nucleotide]]s, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s, [[lipid]]s and [[nucleic acid]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as amino acids, monosaccharides, isoprenoids and nucleotides, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as proteins, polysaccharides, lipids and nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
合成代谢是一系列建设性的新陈代谢过程，在这一系列过程中分解代谢所释放的能量被用来合成复杂的分子。一般来说，组成细胞结构的复杂分子是由小而简单的前体逐步构成的。合成代谢包括三个基本阶段。首先是氨基酸、单糖、异戊二烯和核苷酸等前体的产生，其次是利用ATP产生的能量将它们活化成活性形式，第三是将这些前体组装成复杂的分子，如蛋白质、多糖、脂质和核酸&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;{{cite web|last=Mandal|first=Ananya| name-list-style = vanc |date=2009-11-26|title=What is Anabolism?|url=https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Anabolism.aspx|access-date=2020-07-04|website=News-Medical.net|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. [[Autotroph]]s such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like [[carbon dioxide]] and water.  [[Heterotroph]]s, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. Autotrophs such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like carbon dioxide and water.  Heterotrophs, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体的合成代谢根据其细胞中构建分子的来源而有所不同。植物等自养生物可以在细胞中利用二氧化碳和水等简单分子中构建复杂的有机分子（如多糖和蛋白质）。而异养生物则需要更复杂的物质来源（如单糖和氨基酸）才能产生这些复杂的分子。生物可以根据其能量的最终来源进一步分类: 光自养生物和光异养生物从光中获得能量，而化能自养生物和化能异养生物从无机氧化反应中获得能量&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===碳固定 ===&lt;br /&gt;
{{further|Photosynthesis|Carbon fixation|Chemosynthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光合作用，碳固定和化学合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Plagiomnium affine laminazellen.jpeg|thumb|含叶绿体（绿色）的植物细胞（以紫色壁为边界），叶绿体是光合作用的部位]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and [[carbon dioxide]] (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the [[photosynthetic reaction centre]]s, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into [[glycerate 3-phosphate]], which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme [[RuBisCO]] as part of the [[Calvin cycle|Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle]]. Three types of photosynthesis occur in plants, [[C3 carbon fixation]], [[C4 carbon fixation]] and [[Crassulacean acid metabolism|CAM photosynthesis]]. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and carbon dioxide (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the photosynthetic reaction centres, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into glycerate 3-phosphate, which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme RuBisCO as part of the Calvin – Benson cycle.[64] Three types of photosynthesis occur in plants, C3 carbon fixation, C4 carbon fixation and CAM photosynthesis. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO2 directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO2 into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
光合作用就是依靠阳光和二氧化碳(CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;)合成碳水化合物。在植物中，蓝细菌和藻类的含氧光合作用使水分解，排出氧气。如前所述，这一过程利用光合反应中心产生的ATP和NADPH将CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;转化为三磷酸甘油酯，然后再转化为葡萄糖。这个固碳反应作为卡尔文-本森Calvin – Benson 循环的一部分是在RuBisCO酶的催化下进行的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Miziorko HM, Lorimer GH | title = Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 52 | issue =  | pages = 507–35 | year = 1983 | pmid = 6351728 | doi = 10.1146/annurev.bi.52.070183.002451 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。植物有三种类型的光合作用:C3固碳、C4固碳和CAM光合作用。它们的不同之处在于二氧化碳进入卡尔文循环的路径不同，C3植物直接固定二氧化碳，而C4和CAM植物首先将二氧化碳吸收到其他化合物中，以适应强烈的阳光和干燥的环境&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dodd AN, Borland AM, Haslam RP, Griffiths H, Maxwell K | title = Crassulacean acid metabolism: plastic, fantastic | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 53 | issue = 369 | pages = 569–80 | date = April 2002 | pmid = 11886877 | doi = 10.1093/jexbot/53.369.569 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic [[prokaryote]]s the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle, a [[Reverse Krebs cycle|reversed citric acid]] cycle, or the carboxylation of acetyl-CoA. Prokaryotic [[Chemotroph|chemoautotrophs]] also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic prokaryotes the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin– Benson cycle, a reversed citric acid cycle, or the carboxylation of acetyl-CoA. Prokaryotic chemoautotrophs also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在能够光合作用的原核生物中，碳固定的机制更加多样。对它们而言，二氧化碳可以通过Calvin– Benson循环、反向三羧酸循环&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hügler M, Wirsen CO, Fuchs G, Taylor CD, Sievert SM | title = Evidence for autotrophic CO2 fixation via the reductive tricarboxylic acid cycle by members of the epsilon subdivision of proteobacteria | journal = Journal of Bacteriology | volume = 187 | issue = 9 | pages = 3020–7 | date = May 2005 | pmid = 15838028 | pmc = 1082812 | doi = 10.1128/JB.187.9.3020-3027.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;或乙酰辅酶A的羧化作用得到固定。原核化能自养生物也通过Calvin– Benson环固定CO &amp;lt; sub &amp;gt; 2 &amp;lt;/sub &amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Strauss G, Fuchs G | title = Enzymes of a novel autotrophic CO2 fixation pathway in the phototrophic bacterium Chloroflexus aurantiacus, the 3-hydroxypropionate cycle | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 215 | issue = 3 | pages = 633–43 | date = August 1993 | pmid = 8354269 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1993.tb18074.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，但它们利用无机化合物的能量来驱动反应&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Shively JM, van Keulen G, Meijer WG | title = Something from almost nothing: carbon dioxide fixation in chemoautotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 52 | issue =  | pages = 191–230 | year = 1998 | pmid = 9891798 | doi = 10.1146/annurev.micro.52.1.191 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===碳水化合物和聚糖 ===&lt;br /&gt;
{{further|Gluconeogenesis|Glyoxylate cycle|Glycogenesis|Glycosylation}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：糖异生，乙醛酸循环，糖异生和糖基化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into [[monosaccharide]]s such as [[glucose]] and then used to assemble [[polysaccharide]]s such as [[starch]]. The generation of [[glucose]] from compounds like [[pyruvate]], [[lactic acid|lactate]], [[glycerol]], [[glycerate 3-phosphate]] and [[amino acid]]s is called [[gluconeogenesis]]. Gluconeogenesis converts pyruvate to [[glucose-6-phosphate]] through a series of intermediates, many of which are shared with [[glycolysis]]. However, this pathway is not simply [[glycolysis]] run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a [[futile cycle]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into monosaccharides such as glucose and then used to assemble polysaccharides such as starch. The generation of glucose from compounds like pyruvate, lactate, glycerol, glycerate 3-phosphate and amino acids is called gluconeogenesis. Gluconeogenesis converts pyruvate to glucose-6-phosphate through a series of intermediates, many of which are shared with glycolysis.However, this pathway is not simply glycolysis run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a futile cycle.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在碳水化合物合成代谢过程中，简单的有机酸可转化为葡萄糖等单糖，再用于合成淀粉等多糖。由丙酮酸、乳酸、甘油、3-磷酸甘油酸和氨基酸等化合物生成葡萄糖称为葡萄糖异生。糖异生作用通过一系列中间产物将丙酮酸转化为葡萄糖-6-磷酸，其中许多中间产物与糖酵解过程相同&amp;lt;ref name=Bouche/&amp;gt;。然而，这一途径并不是简单的糖酵解逆向运行，因为有几个步骤是由非糖酵解酶催化的。这很重要，因为它使得葡萄糖的形成和分解可以分别被调节，而且防止了两条途径在无效循环中同时运行&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Boiteux A, Hess B | title = Design of glycolysis | journal = Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences | volume = 293 | issue = 1063 | pages = 5–22 | date = June 1981 | pmid = 6115423 | doi = 10.1098/rstb.1981.0056 | doi-access = free | bibcode = 1981RSPTB.293....5B }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pilkis SJ, el-Maghrabi MR, Claus TH | title = Fructose-2,6-bisphosphate in control of hepatic gluconeogenesis. From metabolites to molecular genetics | journal = Diabetes Care | volume = 13 | issue = 6 | pages = 582–99 | date = June 1990 | pmid = 2162755 | doi = 10.2337/diacare.13.6.582 | s2cid = 44741368 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in [[vertebrate]]s such as humans the [[fatty acid]]s in these stores cannot be converted to glucose through [[gluconeogenesis]] as these organisms cannot convert acetyl-CoA into [[pyruvate]]; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery. As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce [[Ketone body|ketone bodies]] from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids.In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the [[glyoxylate cycle]], which bypasses the [[decarboxylation]] step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to [[oxaloacetate]], where it can be used for the production of glucose. Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in vertebrates such as humans the fatty acids in these stores cannot be converted to glucose through gluconeogenesis as these organisms cannot convert acetyl-CoA into pyruvate; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery. As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce ketone bodies from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids. In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the glyoxylate cycle, which bypasses the decarboxylation step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to oxaloacetate, where it can be used for the production of glucose. Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood. &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然脂肪是储存能量的一种常见方式，但在脊椎动物(如人类)体内储存的脂肪酸不能通过葡萄糖异生作用转化为葡萄糖，因为这些生物不能将乙酰辅酶A转化为丙酮酸;植物有必要的酶催化机制，而动物没有&amp;lt;ref name=Ensign&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ensign SA | title = Revisiting the glyoxylate cycle: alternate pathways for microbial acetate assimilation | journal = Molecular Microbiology | volume = 61 | issue = 2 | pages = 274–6 | date = July 2006 | pmid = 16856935 | doi = 10.1111/j.1365-2958.2006.05247.x | s2cid = 39986630 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。因此，在长期饥饿后，脊椎动物需要从脂肪酸中产生酮体，以取代大脑等不能代谢脂肪酸的组织中的葡萄糖。在其他生物体如植物和细菌中，这个代谢问题是靠乙醛酸循环来解决的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Finn PF, Dice JF | title = Proteolytic and lipolytic responses to starvation | journal = Nutrition | volume = 22 | issue = 7–8 | pages = 830–44 | year = 2006 | pmid = 16815497 | doi = 10.1016/j.nut.2006.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。乙醛酸循环绕过三羧酸循环中的脱羧步骤，并将乙酰辅酶a转化为草酰乙酸，在那里它可以用来生产葡萄糖。除了脂肪&amp;lt;ref name=Ensign/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg HL, Krebs HA | title = Synthesis of cell constituents from C2-units by a modified tricarboxylic acid cycle | journal = Nature | volume = 179 | issue = 4568 | pages = 988–91 | date = May 1957 | pmid = 13430766 | doi = 10.1038/179988a0 | s2cid = 40858130 | bibcode = 1957Natur.179..988K }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，葡萄糖也作为一种能量资源储存在大多数组织中，一般会通过它的糖化来维持血液中的葡萄糖水平&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Evans|first1=Rhys D.|last2=Heather|first2=Lisa C. | name-list-style = vanc |date=June 2016|title=Metabolic pathways and abnormalities|journal=Surgery (Oxford)|volume=34|issue=6|pages=266–272|doi=10.1016/j.mpsur.2016.03.010|issn=0263-9319|url=https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:84c0a8e7-38e9-4de2-ba19-9f129a07987a}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and [[glycan]]s are made by the sequential addition of monosaccharides by [[glycosyltransferase]] from a reactive sugar-phosphate donor such as [[uridine diphosphate glucose]] (UDP-Glc) to an acceptor [[hydroxyl]] group on the growing polysaccharide. As any of the [[hydroxyl]] groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures. The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called [[oligosaccharyltransferase]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and glycans are made by the sequential addition of monosaccharides by glycosyltransferase from a reactive sugar-phosphate donor such as uridine diphosphate glucose (UDP-Glc) to an acceptor hydroxyl group on the growing polysaccharide. As any of the hydroxyl groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures. The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called oligosaccharyltransferases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
多糖和聚糖是在糖基转移酶作用下，将单糖从活性糖-磷酸盐供体（如尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-Glc)）依次加入到生长中的多糖的受体羟基上形成的。由于底物环上的任何羟基都可以作为受体，所以产生的多糖会有直链或支链结构&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Freeze|first1=Hudson H. | name-list-style = vanc | chapter =Glycosylation Precursors|date=2015|url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK453043/| title = Essentials of Glycobiology|editor-last=Varki|editor-first=Ajit|edition=3rd|place=Cold Spring Harbor (NY)|publisher=Cold Spring Harbor Laboratory Press|pmid=28876856|access-date=2020-07-08|last2=Hart|first2=Gerald W.|last3=Schnaar|first3=Ronald L.|doi=10.1101/glycobiology.3e.005 |doi-broken-date=1 November 2020 |editor2-last=Cummings|editor2-first=Richard D.|editor3-last=Esko|editor3-first=Jeffrey D.|editor4-last=Stanley|editor4-first=Pamela }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。产生的多糖本身具有结构或代谢功能，还可以通过低聚糖转移酶转移到脂质和蛋白质中&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Opdenakker G, Rudd PM, Ponting CP, Dwek RA | title = Concepts and principles of glycobiology | journal = FASEB Journal | volume = 7 | issue = 14 | pages = 1330–7 | date = November 1993 | pmid = 8224606 | doi = 10.1096/fasebj.7.14.8224606 | s2cid = 10388991 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = McConville MJ, Menon AK | title = Recent developments in the cell biology and biochemistry of glycosylphosphatidylinositol lipids (review) | journal = Molecular Membrane Biology | volume = 17 | issue = 1 | pages = 1–16 | year = 2000 | pmid = 10824734 | doi = 10.1080/096876800294443 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===脂肪酸，类异戊二烯和固醇===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Fatty acid synthesis|Steroid metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：脂肪酸合成和类固醇代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Sterol synthesis.svg|thumb|right|upright=1.6|具有中间体[[异戊烯基焦磷酸酯]]（IPP），[[二甲基烯丙基焦磷酸酯]]（DMAPP），[[香叶基焦磷酸酯]]（GPP）和[[角鲨烯的类固醇]]合成途径的简化版本。为了清晰起见，省略了一些中间步骤。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by [[fatty acid synthase]]s that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, [[dehydration reaction|dehydrate]] it to an [[alkene]] group and then reduce it again to an [[alkane]] group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein, while in plant [[plastid]]s and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by fatty acid synthases that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, dehydrate it to an alkene group and then reduce it again to an alkane group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein, while in plant plastids and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸是由脂肪酸合成酶聚合并还原乙酰辅酶A单元制成的。脂肪酸中的酰基链通过一些反应的循环得以延伸，这些反应包括:添加酰基，将其还原为醇，脱水成烯烃基团，然后再还原为烷烃基团。脂肪酸生物合成的酶可以分为两类：在动物和真菌中，所有脂肪酸合成酶的反应都是由单一的多功能I型蛋白来完成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Chirala SS, Wakil SJ | title = Structure and function of animal fatty acid synthase | journal = Lipids | volume = 39 | issue = 11 | pages = 1045–53 | date = November 2004 | pmid = 15726818 | doi = 10.1007/s11745-004-1329-9 | s2cid = 4043407 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而在植物的质体和细菌中，则由单独的II型酶来完成每一步&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = White SW, Zheng J, Zhang YM | title = The structural biology of type II fatty acid biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 74 | issue =  | pages = 791–831 | year = 2005 | pmid = 15952903 | doi = 10.1146/annurev.biochem.74.082803.133524 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ohlrogge JB, Jaworski JG | title = Regulation of Fatty Acid Synthesis | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 48 | issue =  | pages = 109–136 | date = June 1997 | pmid = 15012259 | doi = 10.1146/annurev.arplant.48.1.109 | s2cid = 46348092 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Terpene]]s and [[terpenoid|isoprenoids]] are a large class of lipids that include the [[carotenoid]]s and form the largest class of plant [[natural product]]s. These compounds are made by the assembly and modification of [[isoprene]] units donated from the reactive precursors [[isopentenyl pyrophosphate]] and [[dimethylallyl pyrophosphate]]. These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the [[mevalonate pathway]] produces these compounds from acetyl-CoA, while in plants and bacteria the [[non-mevalonate pathway]] uses pyruvate and [[glyceraldehyde 3-phosphate]] as substrates. One important reaction that uses these activated isoprene donors is [[steroid biosynthesis|sterol biosynthesis]]. Here, the isoprene units are joined together to make [[squalene]] and then folded up and formed into a set of rings to make [[lanosterol]]. Lanosterol can then be converted into other sterol such as [[cholesterol]] and [[ergosterol]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Terpenes and isoprenoids are a large class of lipids that include the carotenoids and form the largest class of plant natural products. These compounds are made by the assembly and modification of isoprene units donated from the reactive precursors isopentenyl pyrophosphate and dimethylallyl pyrophosphate. These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the mevalonate pathway produces these compounds from acetyl-CoA, while in plants and bacteria the non-mevalonate pathway uses pyruvate and glyceraldehyde 3-phosphate as substrates. One important reaction that uses these activated isoprene donors is sterol biosynthesis. Here, the isoprene units are joined together to make squalene and then folded up and formed into a set of rings to make lanosterol. Lanosterol can then be converted into other sterol such as cholesterol and ergosterol.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
萜烯和异戊二烯是一大类脂类，包括类胡萝卜素，也是最大的一类植物天然产品&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dubey VS, Bhalla R, Luthra R | title = An overview of the non-mevalonate pathway for terpenoid biosynthesis in plants | journal = Journal of Biosciences | volume = 28 | issue = 5 | pages = 637–46 | date = September 2003 | pmid = 14517367 | doi = 10.1007/BF02703339 | url = http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | url-status = dead | s2cid = 27523830 | archive-url = https://web.archive.org/web/20070415213325/http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | df =  | archive-date = 15 April 2007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些化合物是由反应性前体焦磷酸异戊烯酯和焦磷酸二甲基烯丙基酯所提供的异戊二烯单元组装和改性而成。这些前体可以靠不同的途径制造&amp;lt;ref name=Kuzuyama&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kuzuyama T, Seto H | title = Diversity of the biosynthesis of the isoprene units | journal = Natural Product Reports | volume = 20 | issue = 2 | pages = 171–83 | date = April 2003 | pmid = 12735695 | doi = 10.1039/b109860h }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在动物和古生物中，甲戊二酸途径从乙酰辅酶A产生这些化合物&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Grochowski LL, Xu H, White RH | title = Methanocaldococcus jannaschii uses a modified mevalonate pathway for biosynthesis of isopentenyl diphosphate | journal = Journal of Bacteriology | volume = 188 | issue = 9 | pages = 3192–8 | date = May 2006 | pmid = 16621811 | pmc = 1447442 | doi = 10.1128/JB.188.9.3192-3198.2006 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而在植物和细菌中，非甲戊二酸途径使用丙酮酸和甘油醛3-磷酸作为底物。使用这些活化的异戊二烯供体的一个重要反应是固醇的生物合成&amp;lt;ref name=Kuzuyama/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lichtenthaler HK | title = The 1-Deoxy-D-Xylulose-5-Phosphate Pathway of Isoprenoid Biosynthesis in Plants | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 50 | issue =  | pages = 47–65 | date = June 1999 | pmid = 15012203 | doi = 10.1146/annurev.arplant.50.1.47 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在该反应中，异戊二烯单元连接在一起，制成角鲨烯，然后折叠起来形成一组环，制成羊毛固醇&amp;lt;ref name=Schroepfer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schroepfer GJ | title = Sterol biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 50 | issue =  | pages = 585–621 | year = 1981 | pmid = 7023367 | doi = 10.1146/annurev.bi.50.070181.003101 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。羊毛固醇随后可转化为其他固醇，如胆固醇和麦角固醇&amp;lt;ref name=Schroepfer/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lees ND, Skaggs B, Kirsch DR, Bard M | title = Cloning of the late genes in the ergosterol biosynthetic pathway of Saccharomyces cerevisiae--a review | journal = Lipids | volume = 30 | issue = 3 | pages = 221–6 | date = March 1995 | pmid = 7791529 | doi = 10.1007/BF02537824 | s2cid = 4019443 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===蛋白质类 ===&lt;br /&gt;
{{further|Protein biosynthesis|Amino acid synthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质生物合成和氨基酸合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine [[essential amino acid]]s must be obtained from food. Some simple [[parasite]]s, such as the bacteria ''[[Mycoplasma pneumoniae]]'', lack all amino acid synthesis and take their amino acids directly from their hosts. All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by [[glutamate]] and [[glutamine]]. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then [[Transaminase|transaminated]] to form an amino acid.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine essential amino acids must be obtained from food. All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by glutamate and glutamine. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then transaminated to form an amino acid.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体合成这20种常见氨基酸的能力各不相同。大多数细菌和植物都能合成这20种氨基酸，但哺乳动物只能合成11种非必需氨基酸，因此必须从食物中获得9种必需氨基酸&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;。所有的氨基酸都是由糖酵解、三羧酸循环或磷酸戊糖途径的中间产物合成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Himmelreich R, Hilbert H, Plagens H, Pirkl E, Li BC, Herrmann R | title = Complete sequence analysis of the genome of the bacterium Mycoplasma pneumoniae | journal = Nucleic Acids Research | volume = 24 | issue = 22 | pages = 4420–49 | date = November 1996 | pmid = 8948633 | pmc = 146264 | doi = 10.1093/nar/24.22.4420 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。氮由谷氨酸和谷氨酰胺提供。非关键氨基酸的合成取决于适当的α-酮酸的形成，它可以转氨基形成氨基酸&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1 = Guyton |first1 = Arthur C. | first2 = John E. | last2 = Hall | name-list-style = vanc |title=Textbook of Medical Physiology |url=https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu |url-access=limited |publisher=Elsevier |year=2006 |location=Philadelphia |pages=[https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu/page/n889 855]–6 |isbn=978-0-7216-0240-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of [[peptide bond]]s. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its [[primary structure]]. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a [[transfer RNA]] molecule through an [[ester]] bond. This [[aminoacyl-tRNA]] precursor is produced in an [[Adenosine triphosphate|ATP]]-dependent reaction carried out by an [[aminoacyl tRNA synthetase]] This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the [[ribosome]], which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a [[messenger RNA]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of peptide bonds. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its primary structure. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a transfer RNA molecule through an ester bond. This aminoacyl-tRNA precursor is produced in an ATP-dependent reaction carried out by an aminoacyl tRNA synthetase. This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the ribosome, which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a messenger RNA.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸通过肽键链连接成蛋白质。每种不同的蛋白质都有一个独特的氨基酸残基序列：这就是它的主要结构。就像字母表的字母可以组合成无穷无尽的各种单词一样，氨基酸也能以不同的序列连接起来，形成种类繁多的蛋白质。蛋白质是由氨基酸制成的，这些氨基酸通过酯键附着在转运RNA(tRNA)分子上而被激活。氨基酰tRNA前体是在靠氨基酰tRNA合成酶进行的ATP依赖性反应中产生的.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ibba M, Söll D | title = The renaissance of aminoacyl-tRNA synthesis | journal = EMBO Reports | volume = 2 | issue = 5 | pages = 382–7 | date = May 2001 | pmid = 11375928 | pmc = 1083889 | doi = 10.1093/embo-reports/kve095 | url = http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid={A158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0} | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20110501181419/http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid=%7BA158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0%7D | df =  | archive-date = 1 May 2011 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然后，这种氨基酰tRNA成为核糖体的底物，核糖体利用信使RNA中的序列信息将氨基酸连接到伸长的蛋白质链上&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lengyel P, Söll D | title = Mechanism of protein biosynthesis | journal = Bacteriological Reviews | volume = 33 | issue = 2 | pages = 264–301 | date = June 1969 | pmid = 4896351 | pmc = 378322 | doi = 10.1128/MMBR.33.2.264-301.1969 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===核苷酸的合成和补救途径 ===&lt;br /&gt;
{{further|Nucleotide salvage|Pyrimidine biosynthesis|Purine#Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：核苷酸补救途径，嘧啶的生物合成和嘌呤§代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and [[formic acid]] in pathways that require large amounts of metabolic energy. Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides. [[Purine]]s are synthesized as [[nucleoside]]s (bases attached to [[ribose]]). Both [[adenine]] and [[guanine]] are made from the precursor nucleoside [[inosine]] monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids [[glycine]], [[glutamine]], and [[aspartic acid]], as well as [[formate]] transferred from the [[coenzyme]] [[folic acid|tetrahydrofolate]]. [[Pyrimidine]]s, on the other hand, are synthesized from the base [[Pyrimidinecarboxylic acid|orotate]], which is formed from glutamine and aspartate.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and formic acid in pathways that require large amounts of metabolic energy. Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides. Purines are synthesized as nucleosides (bases attached to ribose). Both adenine and guanine are made from the precursor nucleoside inosine monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids glycine, glutamine, and aspartic acid, as well as formate transferred from the coenzyme tetrahydrofolate. Pyrimidines, on the other hand, are synthesized from the base orotate, which is formed from glutamine and aspartate.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸由氨基酸、二氧化碳和甲酸在需要大量代谢能量的途径中生成&amp;lt;ref name=Rudolph&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rudolph FB | title = The biochemistry and physiology of nucleotides | journal = The Journal of Nutrition | volume = 124 | issue = 1 Suppl | pages = 124S–127S | date = January 1994 | pmid = 8283301 | doi = 10.1093/jn/124.suppl_1.124S }} {{cite journal | vauthors = Zrenner R, Stitt M, Sonnewald U, Boldt R | title = Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants | journal = Annual Review of Plant Biology | volume = 57 | issue =  | pages = 805–36 | year = 2006 | pmid = 16669783 | doi = 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。因此，大多数生物体都有有效的系统来挽救预先形成的核苷酸&amp;lt;ref name=Rudolph/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Stasolla C, Katahira R, Thorpe TA, Ashihara H | title = Purine and pyrimidine nucleotide metabolism in higher plants | journal = Journal of Plant Physiology | volume = 160 | issue = 11 | pages = 1271–95 | date = November 2003 | pmid = 14658380 | doi = 10.1078/0176-1617-01169 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。嘌呤以核苷的形式合成(碱基附着在核糖上)。腺嘌呤和鸟嘌呤都是由一磷酸核苷肌苷前体合成的&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid 22531138&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies O, Mendes P, Smallbone K, Malys N | title = Characterisation of multiple substrate-specific (d)ITP/(d)XTPase and modelling of deaminated purine nucleotide metabolism | journal = BMB Reports | volume = 45 | issue = 4 | pages = 259–64 | date = April 2012 | pmid = 22531138 | doi = 10.5483/BMBRep.2012.45.4.259 | url = http://wrap.warwick.ac.uk/49510/1/WRAP_Malys_%5B45-4%5D1204261917_%28259-264%29BMB_11-169.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而前体是由甘氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸的原子合成的，从辅酶四氢叶酸转移来的甲酸酯也是如此。另一方面，嘧啶是由磷酸基合成的，而磷酸基是由谷氨酰胺和天门冬氨酸形成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith JL | title = Enzymes of nucleotide synthesis | journal = Current Opinion in Structural Biology | volume = 5 | issue = 6 | pages = 752–7 | date = December 1995 | pmid = 8749362 | doi = 10.1016/0959-440X(95)80007-7 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==异种生物学和氧化还原代谢 ==&lt;br /&gt;
{{further|Xenobiotic metabolism|Drug metabolism|Alcohol metabolism|Antioxidant}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：异生物质代谢，药物代谢，酒精代谢和抗氧化剂&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called [[xenobiotic]]s. Xenobiotics such as [[drug|synthetic drugs]], [[poison|natural poisons]] and [[antibiotic]]s are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include [[cytochrome P450|cytochrome P450 oxidases]], [[Glucuronosyltransferase|UDP-glucuronosyltransferases]], and [[glutathione S-transferase|glutathione ''S''-transferases]]. This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In [[ecology]], these reactions are particularly important in microbial [[biodegradation]] of pollutants and the [[bioremediation]] of contaminated land and oil spills. Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even [[persistent organic pollutant]]s such as [[organochloride]] compounds.&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called xenobiotics. Xenobiotics such as synthetic drugs, natural poisons and antibiotics are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include cytochrome P450 oxidases, UDP-glucuronosyltransferases, and glutathione S-transferases. This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In ecology, these reactions are particularly important in microbial biodegradation of pollutants and the bioremediation of contaminated land and oil spills. Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even persistent organic pollutants such as organochloride compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的生物都不断地接触到它们不能进食的化合物，如果它们在细胞中积累这些化合物就会被伤害，因为它们没有新陈代谢功能。这些具有潜在破坏性的化合物被称为异生物质&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Testa B, Krämer SD | title = The biochemistry of drug metabolism--an introduction: part 1. Principles and overview | journal = Chemistry &amp;amp; Biodiversity | volume = 3 | issue = 10 | pages = 1053–101 | date = October 2006 | pmid = 17193224 | doi = 10.1002/cbdv.200690111 | s2cid = 28872968 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。合成药物、天然毒物和抗生素等异生物质是通过一系列异生物质代谢酶来解毒的。在人体中，这些酶包括细胞色素 P450氧化酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Danielson PB | title = The cytochrome P450 superfamily: biochemistry, evolution and drug metabolism in humans | journal = Current Drug Metabolism | volume = 3 | issue = 6 | pages = 561–97 | date = December 2002 | pmid = 12369887 | doi = 10.2174/1389200023337054 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;、UDP-葡萄糖醛酸转移酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = King CD, Rios GR, Green MD, Tephly TR | title = UDP-glucuronosyltransferases | journal = Current Drug Metabolism | volume = 1 | issue = 2 | pages = 143–61 | date = September 2000 | pmid = 11465080 | doi = 10.2174/1389200003339171 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;和谷胱甘肽 s- 转移酶。这套酶系统的作用分为三个阶段&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sheehan D, Meade G, Foley VM, Dowd CA | title = Structure, function and evolution of glutathione transferases: implications for classification of non-mammalian members of an ancient enzyme superfamily | journal = The Biochemical Journal | volume = 360 | issue = Pt 1 | pages = 1–16 | date = November 2001 | pmid = 11695986 | pmc = 1222196 | doi = 10.1042/0264-6021:3600001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，首先氧化异生物质(第一阶段) ，然后将水溶性基团共轭到分子上(第二阶段)。经过降解的水溶性异生物质随后会从细胞中泵出，对多细胞生物来说，还会在排出之前进一步代谢(第三阶段)。在生态学中，这些反应在微生物对污染物的生物降解以及污染土地和溢油的生物修复中尤为重要&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Galvão TC, Mohn WW, de Lorenzo V | title = Exploring the microbial biodegradation and biotransformation gene pool | journal = Trends in Biotechnology | volume = 23 | issue = 10 | pages = 497–506 | date = October 2005 | pmid = 16125262 | doi = 10.1016/j.tibtech.2005.08.002 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些微生物反应中有许多是与多细胞生物相同的，但是由于微生物种类的惊人多样性，这些微生物能够处理比多细胞生物更广泛的异生物质，甚至能够降解有机氯化合物等持久性有机污染物&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Janssen DB, Dinkla IJ, Poelarends GJ, Terpstra P | title = Bacterial degradation of xenobiotic compounds: evolution and distribution of novel enzyme activities | journal = Environmental Microbiology | volume = 7 | issue = 12 | pages = 1868–82 | date = December 2005 | pmid = 16309386 | doi = 10.1111/j.1462-2920.2005.00966.x | url = https://pure.rug.nl/ws/files/3623678/2005EnvironMicrobiolJanssen.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for [[aerobic organism]]s is [[oxidative stress]]. Here, processes including [[oxidative phosphorylation]] and the formation of [[disulfide bond]]s during [[protein folding]] produce [[reactive oxygen species]] such as [[hydrogen peroxide]]. These damaging oxidants are removed by [[antioxidant]] metabolites such as [[glutathione]] and enzymes such as [[catalase]]s and [[peroxidase]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for aerobic organisms is oxidative stress. Here, processes including oxidative phosphorylation and the formation of disulfide bonds during protein folding produce reactive oxygen species such as hydrogen peroxide. These damaging oxidants are removed by antioxidant metabolites such as glutathione and enzymes such as catalases and peroxidases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于好氧生物来说，一个相关的问题是氧化应激&amp;lt;ref name=Davies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies KJ | title = Oxidative stress: the paradox of aerobic life | journal = Biochemical Society Symposium | volume = 61 | issue =  | pages = 1–31 | year = 1995 | pmid = 8660387 | doi = 10.1042/bss0610001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这个过程包括氧化磷酸化和蛋白质折叠时二硫键的形成，它产生了活性氧类（如过氧化氢）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tu BP, Weissman JS | title = Oxidative protein folding in eukaryotes: mechanisms and consequences | journal = The Journal of Cell Biology | volume = 164 | issue = 3 | pages = 341–6 | date = February 2004 | pmid = 14757749 | pmc = 2172237 | doi = 10.1083/jcb.200311055 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些破坏性的氧化剂被抗氧化代谢物（如谷胱甘肽和酶）和酶（如过氧化氢酶和过氧化物酶）去除&amp;lt;ref name=Sies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sies H | title = Oxidative stress: oxidants and antioxidants | journal = Experimental Physiology | volume = 82 | issue = 2 | pages = 291–5 | date = March 1997 | pmid = 9129943 | doi = 10.1113/expphysiol.1997.sp004024 | s2cid = 20240552 | url = http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | access-date = 9 March 2007 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20090325001126/http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | archive-date = 25 March 2009 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Vertuani&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vertuani S, Angusti A, Manfredini S | title = The antioxidants and pro-antioxidants network: an overview | journal = Current Pharmaceutical Design | volume = 10 | issue = 14 | pages = 1677–94 | year = 2004 | pmid = 15134565 | doi = 10.2174/1381612043384655 | s2cid = 43713549 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==生命有机体的热力学 ==&lt;br /&gt;
{{further|Biological thermodynamics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物热力学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the [[laws of thermodynamics]], which describe the transfer of heat and [[work (thermodynamics)|work]]. The [[second law of thermodynamics]] states that in any [[closed system]], the amount of [[entropy]] (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are [[open system (systems theory)|open systems]] that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in [[Thermodynamic equilibrium|equilibrium]], but instead are [[dissipative system]]s that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments. The metabolism of a cell achieves this by coupling the [[spontaneous process]]es of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In [[non-equilibrium thermodynamics|thermodynamic]] terms, metabolism maintains order by creating disorder.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the laws of thermodynamics, which describe the transfer of heat and work. The second law of thermodynamics states that in any closed system, the amount of entropy (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are open systems that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in equilibrium, but instead are dissipative systems that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments. The metabolism of a cell achieves this by coupling the spontaneous processes of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In thermodynamic terms, metabolism maintains order by creating disorder.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生命有机体一定会遵守热力学定律，该定律描述了热量和功的传递。热力学第二定律指出，在任何封闭系统中，熵的总量（混乱度）不会减少。尽管生物体惊人的复杂性似乎与这一定律相矛盾，但生命是可能的，因为它们是与环境交换物质和能量的开放系统。也就是说，生命系统并不处于平衡状态，而是耗散系统，它通过大量增加环境熵来维持其高度复杂的状态&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = von Stockar U, Liu J | title = Does microbial life always feed on negative entropy? Thermodynamic analysis of microbial growth | journal = Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics | volume = 1412 | issue = 3 | pages = 191–211 | date = August 1999 | pmid = 10482783 | doi = 10.1016/S0005-2728(99)00065-1 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。细胞的新陈代谢通过将分解代谢的自发过程和合成代谢的非自发过程进行耦合来实现这一点。从热力学的角度来看，新陈代谢通过制造混乱来维持秩序&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Demirel Y, Sandler SI | title = Thermodynamics and bioenergetics | journal = Biophysical Chemistry | volume = 97 | issue = 2–3 | pages = 87–111 | date = June 2002 | pmid = 12050002 | doi = 10.1016/S0301-4622(02)00069-8 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1006&amp;amp;context=chemengthermalmech }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==调控 ==&lt;br /&gt;
{{further|Metabolic pathway|Metabolic control analysis|Hormone|Regulatory enzymes|Cell signaling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：代谢途径，代谢控制分析，激素，调节酶和细胞信号转导&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely [[Control theory|regulated]] to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called [[homeostasis]]. Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments. Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the ''regulation'' of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the ''control'' exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the [[flux]] through the pathway). For example, an enzyme may show large changes in activity (''i.e.'' it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely regulated to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called homeostasis. Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments. Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the regulation of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the control exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the flux through the pathway). For example, an enzyme may show large changes in activity (i.e. it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
由于大多数生物体的环境是不断变化的，因此它们必须对新陈代谢的反应进行精细的调节，以维持细胞内一系列恒定的条件，这种条件称为稳态&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Albert R | title = Scale-free networks in cell biology | journal = Journal of Cell Science | volume = 118 | issue = Pt 21 | pages = 4947–57 | date = November 2005 | pmid = 16254242 | doi = 10.1242/jcs.02714 | arxiv = q-bio/0510054 | s2cid = 3001195 | bibcode = 2005q.bio....10054A }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brand MD | title = Regulation analysis of energy metabolism | journal = The Journal of Experimental Biology | volume = 200 | issue = Pt 2 | pages = 193–202 | date = January 1997 | pmid = 9050227 | url = http://jeb.biologists.org/cgi/reprint/200/2/193 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。代谢调节也使生物体能够对信号作出反应，并与环境积极互动。有两个密切相关的概念对于理解“代谢途径是如何被控制的”十分重要&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Soyer OS, Salathé M, Bonhoeffer S | title = Signal transduction networks: topology, response and biochemical processes | journal = Journal of Theoretical Biology | volume = 238 | issue = 2 | pages = 416–25 | date = January 2006 | pmid = 16045939 | doi = 10.1016/j.jtbi.2005.05.030 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。首先，途径中酶的调节是指其活性如何响应信号从而增加和减少。其次，这种酶所施加的控制是指它的活性变化对通路的总体速率（通过通路的通量）的影响&amp;lt;ref name=Salter&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Salter M, Knowles RG, Pogson CI | title = Metabolic control | journal = Essays in Biochemistry | volume = 28 | issue =  | pages = 1–12 | year = 1994 | pmid = 7925313 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。例如，一种酶可能表现出很大的活性变化(即它是高度受控的)，但如果这些变化对某一代谢途径的通量影响不大，那么这种酶就不参与该途径的控制&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Westerhoff HV, Groen AK, Wanders RJ | title = Modern theories of metabolic control and their applications (review) | journal = Bioscience Reports | volume = 4 | issue = 1 | pages = 1–22 | date = January 1984 | pmid = 6365197 | doi = 10.1007/BF01120819 | s2cid = 27791605 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Insulin glucose metabolism ZP.svg|thumb|right|upright=1.35|胰岛素对葡萄糖摄取和代谢的影响。胰岛素与其受体（1）结合，继而启动许多蛋白质激活级联反应（2）。其中包括：Glut-4转运蛋白向[[质膜]]的转运和葡萄糖的流入（3），[[糖原]]合成（4），[[糖酵解]]（5）和[[脂肪酸]]合成（6）。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the [[flux]] through the pathway to compensate. This type of regulation often involves [[allosteric regulation]] of the activities of multiple enzymes in the pathway. Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as [[hormone]]s and [[growth factor]]s and are detected by specific [[receptor (biochemistry)|receptors]] on the cell surface. These signals are then transmitted inside the cell by [[second messenger system]]s that often involved the [[phosphorylation]] of proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the flux through the pathway to compensate. Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as hormones and growth factors and are detected by specific receptors on the cell surface. These signals are then transmitted inside the cell by second messenger systems that often involved the phosphorylation of proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢调节有多个层次。在内在调节中，代谢途径自我调节，以应对底物或产物数量的变化；例如，产物数量的减少可以增加通过该途径的通量以进行补偿&amp;lt;ref name=Salter/&amp;gt;。外在控制是指多细胞生物体中的一个细胞根据来自其他细胞的信号改变其代谢&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fell DA, Thomas S | title = Physiological control of metabolic flux: the requirement for multisite modulation | journal = The Biochemical Journal | volume = 311 ( Pt 1) | issue = Pt 1 | pages = 35–9 | date = October 1995 | pmid = 7575476 | pmc = 1136115 | doi = 10.1042/bj3110035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些信号通常以水溶性信使的形式出现（如激素和生长因子）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hendrickson WA | title = Transduction of biochemical signals across cell membranes | journal = Quarterly Reviews of Biophysics | volume = 38 | issue = 4 | pages = 321–30 | date = November 2005 | pmid = 16600054 | doi = 10.1017/S0033583506004136 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，并被细胞表面的特定受体检测到。然后，这些信号通过第二信使系统在细胞内传递，该系统通常涉及蛋白质的磷酸化&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cohen P | title = The regulation of protein function by multisite phosphorylation--a 25 year update | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 25 | issue = 12 | pages = 596–601 | date = December 2000 | pmid = 11116185 | doi = 10.1016/S0968-0004(00)01712-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone [[insulin]]. Insulin is produced in response to rises in [[blood sugar|blood glucose levels]]. Binding of the hormone to [[insulin receptor]]s on cells then activates a cascade of [[protein kinase]]s that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and [[glycogen]]. The metabolism of glycogen is controlled by activity of [[phosphorylase]], the enzyme that breaks down glycogen, and [[glycogen synthase]], the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating [[phosphatase|protein phosphatases]] and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone insulin. Insulin is produced in response to rises in blood glucose levels. Binding of the hormone to insulin receptors on cells then activates a cascade of protein kinases that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and glycogen. The metabolism of glycogen is controlled by activity of phosphorylase, the enzyme that breaks down glycogen, and glycogen synthase, the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating protein phosphatases and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一个非常好理解的外在控制的例子是激素胰岛素对葡萄糖代谢的调节&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lienhard GE, Slot JW, James DE, Mueckler MM | title = How cells absorb glucose | journal = Scientific American | volume = 266 | issue = 1 | pages = 86–91 | date = January 1992 | pmid = 1734513 | doi = 10.1038/scientificamerican0192-86 | bibcode = 1992SciAm.266a..86L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。胰岛素是在血糖升高时产生的。胰岛素与细胞上的胰岛素受体结合，然后激活一连串的蛋白激酶，使细胞吸收葡萄糖，并将其转化为储存分子（如脂肪酸和糖原）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Roach PJ | title = Glycogen and its metabolism | journal = Current Molecular Medicine | volume = 2 | issue = 2 | pages = 101–20 | date = March 2002 | pmid = 11949930 | doi = 10.2174/1566524024605761 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。糖原的新陈代谢受到分解糖原的磷酸化酶和制造糖原的糖原合成酶的活性控制。这些酶的调节方式是相互的，磷酸化作用抑制糖原合成酶，但激活磷酸化酶。胰岛素通过激活蛋白磷酸酶使这些酶的磷酸化程度降低，从而触发糖原合成&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Newgard CB, Brady MJ, O'Doherty RM, Saltiel AR | title = Organizing glucose disposal: emerging roles of the glycogen targeting subunits of protein phosphatase-1 | journal = Diabetes | volume = 49 | issue = 12 | pages = 1967–77 | date = December 2000 | pmid = 11117996 | doi = 10.2337/diabetes.49.12.1967 | url = http://diabetes.diabetesjournals.org/cgi/reprint/49/12/1967.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==演化 ==&lt;br /&gt;
{{further|Molecular evolution|Phylogenetics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：分子进化与系统发育&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Tree of life int.svg|thumb|right|upright=1.8|[[演化树显示了来自全部三个生命领域的生物体的共同祖先。[[细菌]]呈蓝色，[[真核生物]]呈红色，[[古菌]]呈绿色。树木周围显示了一些门的相对位置。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Evolutionary tree showing the common ancestry of organisms from all three domains of life. Bacteria are colored blue, eukaryotes red, and archaea green. Relative positions of some of the phyla included are shown around the tree.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all [[Three-domain system|three domains]] of living things and were present in the [[last universal common ancestor]]. This universal ancestral cell was [[prokaryote|prokaryotic]] and probably a [[methanogen]] that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism. The retention of these ancient pathways during later [[evolution]] may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps. The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of [[purine]] nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient [[RNA world hypothesis|RNA world]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all three domains of living things and were present in the last universal common ancestor.This universal ancestral cell was prokaryotic and probably a methanogen that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism.The retention of these ancient pathways during later evolution may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps.The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of purine nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient RNA world.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
上述代谢的主要途径，如糖酵解和柠檬酸循环，存在于生物的全部三个领域中，并存在于最后的普遍共同祖先中。这种普遍的祖先细胞是原核生物&amp;lt;ref name=SmithE/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Romano AH, Conway T | title = Evolution of carbohydrate metabolic pathways | journal = Research in Microbiology | volume = 147 | issue = 6–7 | pages = 448–55 | year = 1996 | pmid = 9084754 | doi = 10.1016/0923-2508(96)83998-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，也许是一种具有广泛的氨基酸、核苷酸、碳水化合物和脂质代谢的产烷菌&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |author=Koch A |title=How did bacteria come to be? |journal=Adv Microb Physiol |volume=40 |pages=353–99 |year=1998 |pmid=9889982 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60135-6 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027740-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ouzounis C, Kyrpides N | title = The emergence of major cellular processes in evolution | journal = FEBS Letters | volume = 390 | issue = 2 | pages = 119–23 | date = July 1996 | pmid = 8706840 | doi = 10.1016/0014-5793(96)00631-X | s2cid = 39128865 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在后来的进化过程中，这些古老的途径之所以得以保留，可能是因为这些反应为它们特定的代谢问题提供了最佳解决方案，这些途径（如糖酵解和三羧酸循环）以最少的步骤高效地产生它们的最终产物。最初的基于酶的代谢途径可能是嘌呤核苷酸代谢的一部分&amp;lt;ref name=Ebenhoh/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante/&amp;gt;，而之前的代谢途径是远古RNA界的一部分&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Caetano-Anollés G, Kim HS, Mittenthal JE | title = The origin of modern metabolic networks inferred from phylogenomic analysis of protein architecture | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 22 | pages = 9358–63 | date = May 2007 | pmid = 17517598 | pmc = 1890499 | doi = 10.1073/pnas.0701214104 | bibcode = 2007PNAS..104.9358C }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway. The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway. An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the [[MANET database]]). These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic. A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway. The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway. An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the MANET database) These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic. A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人们提出了许多模型来描述新代谢途径的演变机制。其中包括将新的酶顺序添加到一个短的祖传途径，整个途径的复制和分化，吸纳原有的酶或者把这些机制组装成新的反应途径。这些机制的相对重要性尚不清楚&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schmidt S, Sunyaev S, Bork P, Dandekar T | title = Metabolites: a helping hand for pathway evolution? | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 28 | issue = 6 | pages = 336–41 | date = June 2003 | pmid = 12826406 | doi = 10.1016/S0968-0004(03)00114-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，但基因组研究表明，一条途径中的酶很可能有共同的祖先，这意味着许多途径是逐步进化而来的，途径中预先存在的步骤创造出了新的功能。另一种模型来自于追踪代谢网络中蛋白质结构演化的研究&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Light S, Kraulis P | title = Network analysis of metabolic enzyme evolution in Escherichia coli | journal = BMC Bioinformatics | volume = 5 | pages = 15 | date = February 2004 | pmid = 15113413 | pmc = 394313 | doi = 10.1186/1471-2105-5-15 }} {{cite journal | vauthors = Alves R, Chaleil RA, Sternberg MJ | title = Evolution of enzymes in metabolism: a network perspective | journal = Journal of Molecular Biology | volume = 320 | issue = 4 | pages = 751–70 | date = July 2002 | pmid = 12095253 | doi = 10.1016/S0022-2836(02)00546-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，它指出酶被普遍利用，生物体借用酶在不同的代谢途径中执行相似的功能(在 MANET 数据库中显而易见)&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kim HS, Mittenthal JE, Caetano-Anollés G | title = MANET: tracing evolution of protein architecture in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 351 | date = July 2006 | pmid = 16854231 | pmc = 1559654 | doi = 10.1186/1471-2105-7-351 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些征用过程导致了进化酶的嵌合&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Teichmann SA, Rison SC, Thornton JM, Riley M, Gough J, Chothia C | title = Small-molecule metabolism: an enzyme mosaic | journal = Trends in Biotechnology | volume = 19 | issue = 12 | pages = 482–6 | date = December 2001 | pmid = 11711174 | doi = 10.1016/S0167-7799(01)01813-3 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。第三种可能性是，新陈代谢的某些部分可能作为“模块”存在，可以在不同的途径中重复使用，并对不同的分子执行类似的功能&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Spirin V, Gelfand MS, Mironov AA, Mirny LA | title = A metabolic network in the evolutionary context: multiscale structure and modularity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 103 | issue = 23 | pages = 8774–9 | date = June 2006 | pmid = 16731630 | pmc = 1482654 | doi = 10.1073/pnas.0510258103 | bibcode = 2006PNAS..103.8774S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some [[parasite]]s metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the [[host (biology)|host]]. Similar reduced metabolic capabilities are seen in [[endosymbiont|endosymbiotic]] organisms.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some parasites metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the host. Similar reduced metabolic capabilities are seen in endosymbiotic organisms.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
除了新的代谢途径的进化，演化也会导致代谢功能的丧失。例如，在某些寄生物中，一些并非生存必需的代谢过程丢失了，而预先形成的氨基酸、核苷酸和碳水化合物可能会从寄主那里被清除&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lawrence JG | title = Common themes in the genome strategies of pathogens | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 584–8 | date = December 2005 | pmid = 16188434 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.007 }} {{cite journal | vauthors = Wernegreen JJ | title = For better or worse: genomic consequences of intracellular mutualism and parasitism | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 572–83 | date = December 2005 | pmid = 16230003 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.013 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在内共生生物体中也可以看到类似的代谢能力下降&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pál C, Papp B, Lercher MJ, Csermely P, Oliver SG, Hurst LD | title = Chance and necessity in the evolution of minimal metabolic networks | journal = Nature | volume = 440 | issue = 7084 | pages = 667–70 | date = March 2006 | pmid = 16572170 | doi = 10.1038/nature04568 | s2cid = 4424895 | bibcode = 2006Natur.440..667P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==调查和操纵 ==&lt;br /&gt;
{{further|Protein methods|Proteomics|Metabolomics|Metabolic network modelling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质方法，蛋白质组学，代谢组学和代谢网络建模&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:A thaliana metabolic network.png|thumb|upright=1.35|right|[[拟南芥]][[三羧酸循环]]的[[代谢网络]]。[[酶]]和[[代谢物]]显示为红色方块，它们之间的相互作用显示为黑线。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a [[reductionism|reductionist]] approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of [[radioactive tracer]]s at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products. The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be [[protein purification|purified]] and their [[enzyme kinetics|kinetics]] and responses to [[enzyme inhibitor|inhibitors]] investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the [[metabolome]]. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways, but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a reductionist approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of radioactive tracers at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products. The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be purified and their kinetics and responses to inhibitors investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the metabolome. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways,  but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
传统上，新陈代谢的研究采用还原法，侧重于单一的新陈代谢途径。特别有价值的是在整个有机体、组织和细胞水平上使用放射性示踪剂，通过追踪携带放射性标记的中间物和产品来获知从前体到最终产品的路径&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rennie MJ | title = An introduction to the use of tracers in nutrition and metabolism | journal = The Proceedings of the Nutrition Society | volume = 58 | issue = 4 | pages = 935–44 | date = November 1999 | pmid = 10817161 | doi = 10.1017/S002966519900124X | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然后可以纯化催化这些化学反应的酶，并研究其动力学和对抑制剂的反应。一个并行的方法是识别细胞或组织中的小分子；这些分子的完整集合被称为代谢组。总的来说，这些研究可以很好地了解简单代谢途径的结构和功能，但当应用于更复杂的系统（如一个完整细胞的代谢时），这些研究是不够的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Phair RD | title = Development of kinetic models in the nonlinear world of molecular cell biology | journal = Metabolism | volume = 46 | issue = 12 | pages = 1489–95 | date = December 1997 | pmid = 9439549 | doi = 10.1016/S0026-0495(97)90154-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the [[metabolic network]]s in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes. However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more [[Holism|holistic]] mathematical models that may explain and predict their behavior. These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on [[gene expression]] from [[proteomics|proteomic]] and [[DNA microarray]] studies. Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research. These models are now used in [[Network theory|network analysis]], to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the metabolic networks in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes. However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more holistic mathematical models that may explain and predict their behavior. These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on gene expression from proteomic and DNA microarray studies. Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research. These models are now used in network analysis, to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细胞中包含数千种不同酶的代谢网络，这种复杂性概念可以在右图中看到，右图显示了43种蛋白质和40种代谢物之间的相互作用: 基因组序列提供了包含26.500个基因的列表&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sterck L, Rombauts S, Vandepoele K, Rouzé P, Van de Peer Y | title = How many genes are there in plants (... and why are they there)? | journal = Current Opinion in Plant Biology | volume = 10 | issue = 2 | pages = 199–203 | date = April 2007 | pmid = 17289424 | doi = 10.1016/j.pbi.2007.01.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然而，现在能够利用这些基因组数据来重建完整的生化反应网络，并产生更全面的数学模型来解释和预测它们的行为。这些模型在用于整合通过经典方法获得的途径和代谢物数据以及蛋白质组学和DNA微阵列研究的基因表达数据时特别强大&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Borodina I, Nielsen J | title = From genomes to in silico cells via metabolic networks | journal = Current Opinion in Biotechnology | volume = 16 | issue = 3 | pages = 350–5 | date = June 2005 | pmid = 15961036 | doi = 10.1016/j.copbio.2005.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。利用这些技术&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gianchandani EP, Brautigan DL, Papin JA | title = Systems analyses characterize integrated functions of biochemical networks | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 31 | issue = 5 | pages = 284–91 | date = May 2006 | pmid = 16616498 | doi = 10.1016/j.tibs.2006.03.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，目前已经产生了一个人类代谢的模型，这将指导未来的药物发现和生化研究。这些模型现在被用于网络分析&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Duarte NC, Becker SA, Jamshidi N, Thiele I, Mo ML, Vo TD, Srivas R, Palsson BØ | display-authors = 6 | title = Global reconstruction of the human metabolic network based on genomic and bibliomic data | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 6 | pages = 1777–82 | date = February 2007 | pmid = 17267599 | pmc = 1794290 | doi = 10.1073/pnas.0610772104 | bibcode = 2007PNAS..104.1777D }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，将人类疾病划分为具有共同蛋白质或代谢物的群体&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Goh KI, Cusick ME, Valle D, Childs B, Vidal M, Barabási AL | title = The human disease network | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 21 | pages = 8685–90 | date = May 2007 | pmid = 17502601 | pmc = 1885563 | doi = 10.1073/pnas.0701361104 | bibcode = 2007PNAS..104.8685G }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lee DS, Park J, Kay KA, Christakis NA, Oltvai ZN, Barabási AL | title = The implications of human metabolic network topology for disease comorbidity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 105 | issue = 29 | pages = 9880–5 | date = July 2008 | pmid = 18599447 | pmc = 2481357 | doi = 10.1073/pnas.0802208105 | url = http://www.pnas.org/lookup/pmid?view=long&amp;amp;pmid=18599447 | bibcode = 2008PNAS..105.9880L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of [[Bow tie (biology)|bow-tie]] organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of bow-tie organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细菌代谢网络是蝴蝶结结构&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid15331224&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Csete M, Doyle J | title = Bow ties, metabolism and disease | journal = Trends in Biotechnology | volume = 22 | issue = 9 | pages = 446–50 | date = September 2004 | pmid = 15331224 | pmc =  | doi = 10.1016/j.tibtech.2004.07.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID12874056&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ma HW, Zeng AP | title = The connectivity structure, giant strong component and centrality of metabolic networks | journal = Bioinformatics | volume = 19 | issue = 11 | pages = 1423–30 | date = July 2003 | pmid = 12874056 | doi = 10.1093/bioinformatics/btg177 | citeseerx = 10.1.1.605.8964 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID16916470&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Zhao J, Yu H, Luo JH, Cao ZW, Li YX | title = Hierarchical modularity of nested bow-ties in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 386 | date = August 2006 | pmid = 16916470 | pmc = 1560398 | doi = 10.1186/1471-2105-7-386 | arxiv = q-bio/0605003 | bibcode = 2006q.bio.....5003Z }}&amp;lt;/ref&amp;gt;的一个突出例子，这种架构能够输入多种营养物质，并利用相对较少的中间通货生产出大量产品和复杂的大分子。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is [[metabolic engineering]]. Here, organisms such as [[yeast]], plants or [[bacteria]] are genetically modified to make them more useful in [[biotechnology]] and aid the production of [[drug]]s such as [[antibiotic]]s or industrial chemicals such as [[1,3-Propanediol|1,3-propanediol]] and [[shikimic acid]]. These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is metabolic engineering. Here, organisms such as yeast, plants or bacteria are genetically modified to make them more useful in biotechnology and aid the production of drugs such as antibiotics or industrial chemicals such as 1,3-propanediol and shikimic acid. These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这些信息的一个主要技术应用是代谢工程学。在应用中，酵母、植物或细菌等生物体都可经过基因改造，使它们在生物技术方面更有用处，同时有助于生产抗生素等药物或工业化学品（如1,3- 丙二醇和莽草酸）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Thykaer J, Nielsen J | title = Metabolic engineering of beta-lactam production | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 1 | pages = 56–69 | date = January 2003 | pmid = 12749845 | doi = 10.1016/S1096-7176(03)00003-X }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = González-Pajuelo M, Meynial-Salles I, Mendes F, Andrade JC, Vasconcelos I, Soucaille P | title = Metabolic engineering of Clostridium acetobutylicum for the industrial production of 1,3-propanediol from glycerol | journal = Metabolic Engineering | volume = 7 | issue = 5–6 | pages = 329–36 | year = 2005 | pmid = 16095939 | doi = 10.1016/j.ymben.2005.06.001 | hdl-access = free | hdl = 10400.14/3388 }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krämer M, Bongaerts J, Bovenberg R, Kremer S, Müller U, Orf S, Wubbolts M, Raeven L | display-authors = 6 | title = Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 4 | pages = 277–83 | date = October 2003 | pmid = 14642355 | doi = 10.1016/j.ymben.2003.09.001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些基因改造通常旨在减少生产产品所使用的能源，提高产量和减少废物的产生&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Koffas M, Roberge C, Lee K, Stephanopoulos G | title = Metabolic engineering | journal = Annual Review of Biomedical Engineering | volume = 1 | issue =  | pages = 535–57 | year = 1999 | pmid = 11701499 | doi = 10.1146/annurev.bioeng.1.1.535 | s2cid = 11814282 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==历史 ==&lt;br /&gt;
{{further|History of biochemistry|History of molecular biology}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物化学的历史和分子生物学的历史&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term ''metabolism'' is derived from [[French language|French]] &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or [[Ancient Greek]] μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term metabolism is derived from French &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or Ancient Greek μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢这一术语源于法语“ métabolisme”或古希腊语 μταβoλλ -“Metabole”意为某种改变，它源自意为“去改变”的“ Metaballein”&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web|title=metabolism {{!}} Origin and meaning of metabolism by Online Etymology Dictionary|url=https://www.etymonline.com/word/metabolism|access-date=2020-07-23|website=www.etymonline.com|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Aristotle's metabolism.png|thumb|right|upright=1.4|亚里士多德Aristotle的新陈代谢是一个开放性的流动模型。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===希腊哲学 ===&lt;br /&gt;
[[Aristotle]]'s ''[[The Parts of Animals]]'' sets out enough details of [[Aristotle's biology|his views on metabolism]] for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the [[classical element]] of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle's The Parts of Animals sets out enough details of his views on metabolism for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the classical element of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
亚里士多德的《动物的各部分》详细阐述了他关于新陈代谢的观点，以便建立一个开放性的流动模型。他认为，在这个过程的每个阶段，来自食物的物质都会发生转化，释放出的热量成为火的典型元素，残余物质以尿液、胆汁或粪便的形式排出体外&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author=Leroi, Armand Marie|url=https://archive.org/stream/lagoonhowaristot0000lero?ref=ol#page/402/mode/2up|title=The Lagoon: How Aristotle Invented Science|date=2014|publisher=Bloomsbury|isbn=978-1-4088-3622-4|location=|pages=400–401|authorlink=Armand Marie Leroi}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===伊斯兰医学 ===&lt;br /&gt;
[[Ibn al-Nafis]] described metabolism in his 1260 AD work titled [[Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah]] (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ibn al-Nafis described metabolism in his 1260 AD work titled Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
伊本·纳菲斯 Ibn al-Nafis 在其公元1260年的著作《 Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah 》(《卡米尔关于先知传记的论述》)中描述了新陈代谢，其中包括以下短语: ”身体及其部分处于持续的溶解和营养状态，因此它们不可避免地要经历永久性的变化&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite conference | vauthors = Al-Roubi AS | date = 1982 | title = Ibn Al-Nafis as a philosopher | conference = Symposium on Ibn al-Nafis, Second International Conference on Islamic Medicine | publisher = Islamic Medical Organization | location = Kuwait }} (cf. Ibn al-Nafis As a Philosopher, Encyclopedia of Islamic World [1])&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===科学方法的应用 ===&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled [[experiment]]s in human metabolism were published by [[Santorio Santorio]] in 1614 in his book ''Ars de statica medicina''. He described how he weighed himself before and after eating, [[sleeping|sleep]], working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;[[insensible perspiration]]&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled experiments in human metabolism were published by Santorio Santorio in 1614 in his book Ars de statica medicina. He described how he weighed himself before and after eating, sleep, working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;insensible perspiration&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的科学研究历史跨越了几个世纪，从早期研究中对动物整体的研究，到现代生物化学中对单个代谢反应的研究。 人类新陈代谢的第一个对照实验是由圣托里奥·桑托里奥 Santorio Santorio于1614年在他的著作《静态医学》中发表的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Eknoyan G | title = Santorio Sanctorius (1561-1636) - founding father of metabolic balance studies | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 226–33 | year = 1999 | pmid = 10213823 | doi = 10.1159/000013455 | s2cid = 32900603 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。他描述了自己在进食、睡觉、工作、性交、禁食、饮水和排泄前后的体重。他发现他摄入的大部分食物都是通过他所谓的“无知觉的汗液”流失的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:SantoriosMeal.jpg|thumb|right|upright=0.7|Santorio Santorio 在他的杆秤上，来自静态医学，1614年首次发表]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a [[vitalism|vital force]] was thought to animate living tissue. In the 19th century, when studying the [[fermentation (food)|fermentation]] of sugar to [[ethanol|alcohol]] by [[yeast]], [[Louis Pasteur]] concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot; This discovery, along with the publication by [[Friedrich Woehler|Friedrich Wöhler]] in 1828 of a paper on the chemical synthesis of [[urea]], and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a vital force was thought to animate living tissue. In the 19th century, when studying the fermentation of sugar to alcohol by yeast, Louis Pasteur concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot; This discovery, along with the publication by Friedrich Wöhler in 1828 of a paper on the chemical synthesis of urea, and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在早期的研究中，这些新陈代谢过程的机制还没有确定，人们认为一种生命力量是生命组织的活力&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|url=https://archive.org/details/historyofscience04willuoft/page/n7/mode/2up|title=Modern Development of the Chemical and Biological Sciences|vauthors=Williams HA|date=1904|publisher=Harper and Brothers|isbn=|series=A History of Science: in Five Volumes|volume=IV|location=New York|pages=184–185|access-date=26 March 2007}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。19世纪，路易-巴斯德Louis Pasteur 在研究酵母菌将糖发酵成酒精时，得出结论：发酵是由酵母细胞内的物质催化的，他称之为 &amp;quot;发酵物&amp;quot;。他写道：&amp;quot;酒精发酵是与酵母细胞的生命和组织有关的行为，而与细胞的死亡或腐烂无关&amp;quot;。这一发现&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Manchester KL | title = Louis Pasteur (1822-1895)--chance and the prepared mind | journal = Trends in Biotechnology | volume = 13 | issue = 12 | pages = 511–5 | date = December 1995 | pmid = 8595136 | doi = 10.1016/S0167-7799(00)89014-9 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;连同1828年弗里德里希-沃勒Friedrich Wöhler 发表的一篇关于尿素化学合成的论文&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kinne-Saffran E, Kinne RK | title = Vitalism and synthesis of urea. From Friedrich Wöhler to Hans A. Krebs | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 290–4 | year = 1999 | pmid = 10213830 | doi = 10.1159/000013463 | s2cid = 71727190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为是第一个完全由无机前体制备的有机化合物而引人注目。这证明了在细胞中发现的有机化合物和化学反应与化学的任何其他部分在原理上没有什么不同。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of [[enzyme]]s at the beginning of the 20th century by [[Eduard Buchner]] that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of [[biochemistry]]. The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was [[Hans Adolf Krebs|Hans Krebs]] who made huge contributions to the study of metabolism. He discovered the urea cycle and later, working with [[Hans Kornberg]], the citric acid cycle and the glyoxylate cycle. Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as [[chromatography]], [[X-ray diffraction]], [[NMR spectroscopy]], [[radioisotopic labelling]], [[electron microscope|electron microscopy]] and [[molecular dynamics]] simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of enzymes at the beginning of the 20th century by Eduard Buchner that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of biochemistry. The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was Hans Krebs who made huge contributions to the study of metabolism. He discovered the urea cycle and later, working with Hans Kornberg, the citric acid cycle and the glyoxylate cycle. Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as chromatography, X-ray diffraction, NMR spectroscopy, radioisotopic labelling, electron microscopy and molecular dynamics simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
爱德华·布赫纳（Eduard Buchner）在20世纪初发现了酶，从而将新陈代谢的化学反应研究与细胞的生物学研究分离开来，这标志着生物化学的开始&amp;lt;ref&amp;gt;Eduard Buchner's 1907 [http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1907/buchner-lecture.html Nobel lecture] at http://nobelprize.org Accessed 20 March 2007&amp;lt;/ref&amp;gt;。整个20世纪早期，生物化学知识的总量迅速增长。汉斯·克雷布斯（Hans Krebs）是这些现代生物化学家中最多产的一位，他对新陈代谢的研究做出了巨大的贡献。他发现了尿素循环&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg H | title = Krebs and his trinity of cycles | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 1 | issue = 3 | pages = 225–8 | date = December 2000 | pmid = 11252898 | doi = 10.1038/35043073 | s2cid = 28092593 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，后来又与 汉斯·科恩伯格（Hans Kornberg）合作，发现了三羧酸循环和乙醛酸循环。色谱、x射线衍射、核磁共振光谱、放射性同位素标记、电子显微镜和分子动力学模拟等新技术的发展极大地助力了现代生化研究&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |vauthors=Krebs HA, Henseleit K |title=Untersuchungen über die Harnstoffbildung im tierkorper |journal=Z. Physiol. Chem. |volume=210 |issue=1–2 |pages=33–66 |year=1932 |doi=10.1515/bchm2.1932.210.1-2.33}}&amp;lt;br/&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krebs HA, Johnson WA | title = Metabolism of ketonic acids in animal tissues | journal = The Biochemical Journal | volume = 31 | issue = 4 | pages = 645–60 | date = April 1937 | pmid = 16746382 | pmc = 1266984 | doi = 10.1042/bj0310645 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg/&amp;gt;。这些技术已经能够发现和详细分析细胞中的许多分子和代谢途径。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 另请参见 ==&lt;br /&gt;
{{Portal|Metabolism}}新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Anthropogenic metabolism}}人类新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Antimetabolite}}抗代谢物&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Basal metabolic rate}}基础代谢率&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Calorimetry}}量热学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Isothermal microcalorimetry}}等温微量热法&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Inborn errors of metabolism}}先天性代谢缺陷&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Iron–sulfur world hypothesis}}, Hypothetical scenario for the origin of life, ，a &amp;quot;metabolism first&amp;quot; theory of the [[origin of life]] 铁硫世界假说，生命起源的假想情景，一个&amp;quot;新陈代谢第一 &amp;quot;的生命起源理论&lt;br /&gt;
* {{anli|Metabolic disorder}}代谢紊乱&lt;br /&gt;
* [[Microphysiometry]]微观生理学&lt;br /&gt;
* {{anli|Primary nutritional groups}}主要营养组织&lt;br /&gt;
* {{annotated link|Respirometry}}呼吸测量法&lt;br /&gt;
* {{anli|Stream metabolism}}流代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Sulfur metabolism}}硫代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Specific dynamic action|Thermic effect of food}}食物的热效应&lt;br /&gt;
* {{anli|Urban metabolism}}城市代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Fluid balance|Water metabolism}}水代谢平衡&lt;br /&gt;
* {{anli|Overflow metabolism}}溢出代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Reactome}} Reactome  –生物途径数据库&lt;br /&gt;
* {{anli|KEGG}} 京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 参考资料ferences ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Reflist|30em}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 更多资料rther reading ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Library resources box&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |onlinebooks=yes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |by=no&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |lcheading=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |label=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Introductory'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Rose S, Mileusnic R | title = The Chemistry of Life. | publisher = Penguin Press Science | date = 1999 | isbn =  0-14-027273-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Schneider EC, Sagan D | title = Into the Cool: Energy Flow, Thermodynamics, and Life. | publisher = University of Chicago Press | date = 2005 | isbn = 0-226-73936-8}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Lane N | title = Oxygen: The Molecule that Made the World. | publisher = Oxford University Press | location= USA | date = 2004 | isbn = 0-19-860783-0 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
General information&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一般资料&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Advanced'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Price N, Stevens L | title = Fundamentals of Enzymology: Cell and Molecular Biology of Catalytic Proteins. | publisher = Oxford University Press | date = 1999 | isbn = 0-19-850229-X }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Berg J, Tymoczko J, Stryer L | title = Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and Company | date = 2002 | isbn = 0-7167-4955-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Cox M, Nelson DL | title = Lehninger Principles of Biochemistry. | publisher = Palgrave Macmillan | date = 2004 | isbn = 0-7167-4339-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Human metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人体新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | author-link1 = Thomas D. Brock | vauthors = Brock TD, Madigan MR, Martinko J, Parker J | title = Brock's Biology of Microorganisms. | publisher = Benjamin Cummings | date = 2002 | isbn = 0-13-066271-2 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Da Silva JJ, Williams RJ | title = The Biological Chemistry of the Elements: The Inorganic Chemistry of Life. | publisher = Clarendon Press | date = 1991 | isbn = 0-19-855598-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Nicholls DG, Ferguson SJ | title = Bioenergetics | publisher = Academic Press Inc. | date = 2002 | isbn = 0-12-518121-3 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Databases&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
数据库&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 外部链接ternal links ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wikiversity|Topic:Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{wikibooks}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wiktionary}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Commons category}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''General information'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{Britannica|377325|Metabolism (biology)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [https://web.archive.org/web/20050308172226/http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/MB1index.html The Biochemistry of Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sparknotes.com/testprep/books/sat2/biology/ Sparknotes SAT biochemistry] Overview of biochemistry. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Navboxes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sciencegateway.org/resources/biologytext/index.html MIT Biology Hypertextbook] Undergraduate-level guide to molecular biology.&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2012年10月11日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Human metabolism'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://library.med.utah.edu/NetBiochem/titles.htm Topics in Medical Biochemistry] Guide to human metabolic pathways. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://themedicalbiochemistrypage.org/ THE Medical Biochemistry Page] Comprehensive resource on human metabolism.&amp;lt;br /&amp;gt;&lt;br /&gt;
'''Databases'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.expasy.org/cgi-bin/show_thumbnails.pl Flow Chart of Metabolic Pathways] at [[ExPASy]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.iubmb-nicholson.org/pdf/MetabolicPathways_6_17_04_.pdf IUBMB-Nicholson Metabolic Pathways Chart]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://bioinformatics.charite.de/supercyp/ SuperCYP: Database for Drug-Cytochrome-Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolic pathways'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map01100.html Metabolism reference Pathway]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/*/helios.bto.ed.ac.uk/bto/microbes/nitrogen.htm |date=* |title=The Nitrogen cycle and Nitrogen fixation }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{featured article}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Navboxes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|title = Articles related to Metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{MetabolismMap}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycolysis enzymes}} &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Fructose and galactose metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycosaminoglycan metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycoprotein metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycolipid/sphingolipid metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Category:Underwater diving physiology&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 水下潜水生理学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;small&amp;gt;This page was moved from [[wikipedia:en:Metabolism]]. Its edit history can be viewed at [[新陈代谢/edithistory]]&amp;lt;/small&amp;gt;&amp;lt;/noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25183</id>
		<title>新陈代谢</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25183"/>
		<updated>2021-08-01T06:56:13Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：基本完成，可删去英文&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条由Solitude初步翻译，由Fernando审校。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{short description|The set of life-sustaining chemical transformations within the cells of organisms }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{redirect|Cell metabolism|the journal|Cell Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{about||the architectural movement|Metabolism (architecture)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{pp-move|small=yes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Use dmy dates|date=August 2018}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Biochemistry sidebar}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Metabolism.png|thumb|细胞新陈代谢的简化图]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATP-3D-vdW.png|thumb|right|[[三磷酸腺苷]]的结构（ATP），它是能量代谢中的中枢中间体。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolism''' ({{IPAc-en|m|ə|ˈ|t|æ|b|ə|l|ɪ|z|ə|m}}, from {{lang-el|μεταβολή}} ''metabolē'', &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of [[life]]-sustaining [[chemical reactions]] in [[organisms]]. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to [[energy]] to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for [[protein]]s, [[lipid]]s, [[nucleic acid]]s, and some [[carbohydrate]]s; and the elimination of [[Metabolic waste|metabolic wastes]]. These [[enzyme]]-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including [[digestion]] and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism (/məˈtæbəlɪzəm/, from Greek: μεταβολή metabolē, &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of life-sustaining chemical reactions in organisms. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to energy to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for proteins, lipids, nucleic acids, and some carbohydrates; and the elimination of metabolic wastes. These enzyme-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including digestion and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢（/məˈtæbəlɪzəm/，来自希腊语：μεταβολή metabolē，&amp;quot;变化&amp;quot;）是生物体内维持生命的[[化学反应]]。新陈代谢的三个主要目的是：将食物转化为能量以运行细胞过程；将食物/燃料转化为[[蛋白质]]、[[脂类]]、[[核酸]]和一些[[碳水化合物]]的构件；以及消除[[代谢废物]]。这些酶催化的反应使生物体得以生长和繁殖，维持其结构，并对其环境作出反应。（新陈代谢这个词也可以指生物体内发生的所有化学反应的总和，包括消化和物质在细胞内以及不同细胞之间的运输，在这种情况下，上述细胞内的一系列反应称为中间代谢或中级代谢）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as ''[[catabolic]]'' – the ''breaking down'' of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by [[cellular respiration]]); or ''[[anabolic]]'' – the ''building up'' ([[biosynthesis|synthesis]]) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as catabolic – the breaking down of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by cellular respiration); or anabolic – the building up (synthesis) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢反应可分为[[分解代谢]]分解代谢-分解化合物(例如，通过[[细胞呼吸]]将葡萄糖分解为丙酮酸) ; 或合成代谢-合成化合物(例如蛋白质、碳水化合物、脂类和核酸)。通常，分解代谢释放能量，合成代谢消耗能量。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into [[metabolic pathway]]s, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific [[enzyme]]. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require [[energy]] that will not occur by themselves, by [[Coupling (physics)|coupling]] them to [[spontaneous process|spontaneous reactions]] that release energy. Enzymes act as [[Catalysis|catalysts]] – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the [[Metabolic pathway#Regulation|regulation]] of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the [[cell (biology)|cell's]] environment or to [[cell signaling|signals]] from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into metabolic pathways, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific enzyme. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require energy that will not occur by themselves, by coupling them to spontaneous reactions that release energy. Enzymes act as catalysts – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the regulation of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the cell's environment or to signals from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的化学反应被组织成代谢途径，在代谢途径中，一种化学物质通过一系列步骤转化为另一种化学物质，每一步都由特定的[[酶]]来推动。酶对新陈代谢至关重要，因为它们通过将生物体与释放能量的自发反应耦合，使生物体能够驱动需要能量的理想反应，而这些反应本身不会发生。酶起催化剂的作用——它们使反应进行得更快——它们还可以调节代谢反应的速率，例如对细胞环境的变化或其他细胞发出的信号作出反应。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find [[nutrition|nutritious]] and which [[poison]]ous. For example, some [[prokaryote]]s use [[hydrogen sulfide]] as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals. The [[basal metabolic rate]] of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find nutritious and which poisonous. For example, some prokaryotes use hydrogen sulfide as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals. The basal metabolic rate of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
特定生物体的新陈代谢系统决定了哪些物质有营养，哪些有毒。例如，一些[[原核生物]]利用硫化氢作为营养物质，然而这种气体对动物是有毒的&amp;lt;ref name=&amp;quot;Physiology1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |author=Friedrich C |title=Physiology and genetics of sulfur-oxidizing bacteria |journal=Adv Microb Physiol |volume=39 |issue= |pages=235–89 |year=1998 |pmid=9328649 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60018-1 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027739-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。生物体的[[基础代谢率]]是所有这些化学反应所消耗能量的量度。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species. For example, the set of [[carboxylic acid]]s that are best known as the intermediates in the [[citric acid cycle]] are present in all known organisms, being found in species as diverse as the [[Unicellular organism|unicellular]] bacterium ''[[Escherichia coli]]'' and huge [[multicellular organism]]s like [[elephant]]s. These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in [[evolutionary history of life|evolutionary history]], and their retention because of their [[efficacy]]. The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species. For example, the set of carboxylic acids that are best known as the intermediates in the citric acid cycle are present in all known organisms, being found in species as diverse as the unicellular bacterium Escherichia coli and huge multicellular organisms like elephants. These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in evolutionary history, and their retention because of their efficacy. The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的一个显著特征是，不同物种之间的基本新陈代谢途径具有相似性&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pace NR | title = The universal nature of biochemistry | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 98 | issue = 3 | pages = 805–8 | date = January 2001 | pmid = 11158550 | pmc = 33372 | doi = 10.1073/pnas.98.3.805 | bibcode = 2001PNAS...98..805P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。例如，作为[[三羧酸循环]]中的中间体，最著名的一组羧酸存在于所有已知的生物体中，它们在单细胞细菌[[大肠杆菌]]和巨大的多细胞生物（如大象）中都能被找到&amp;lt;ref name=SmithE&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith E, Morowitz HJ | title = Universality in intermediary metabolism | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 101 | issue = 36 | pages = 13168–73 | date = September 2004 | pmid = 15340153 | pmc = 516543 | doi = 10.1073/pnas.0404922101 | bibcode = 2004PNAS..10113168S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。 这些代谢途径的相似性很可能是由于它们在演化史的早期出现，然后又因为它们的功效而保留下来&amp;lt;ref name=Ebenhoh&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ebenhöh O, Heinrich R | title = Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems | journal = Bulletin of Mathematical Biology | volume = 63 | issue = 1 | pages = 21–55 | date = January 2001 | pmid = 11146883 | doi = 10.1006/bulm.2000.0197 | s2cid = 44260374 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Meléndez-Hevia E, Waddell TG, Cascante M | title = The puzzle of the Krebs citric acid cycle: assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution | journal = Journal of Molecular Evolution | volume = 43 | issue = 3 | pages = 293–303 | date = September 1996 | pmid = 8703096 | doi = 10.1007/BF02338838 | s2cid = 19107073 | bibcode = 1996JMolE..43..293M }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。癌细胞的代谢也不同于正常细胞的代谢，这些差异可以用来寻找癌细胞治疗的靶点&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vander_Heiden_2017&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vander Heiden MG, DeBerardinis RJ | title = Understanding the Intersections between Metabolism and Cancer Biology | journal = Cell | volume = 168 | issue = 4 | pages = 657–669 | date = February 2017 | pmid = 28187287 | pmc = 5329766 | doi = 10.1016/j.cell.2016.12.039 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== 关键的生物化学成分 ==&lt;br /&gt;
{{further|Biomolecule|Cell (biology)|Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物分子，细胞（生物学）和生物化学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Trimyristin-3D-vdW.png|right|thumb|upright=1.15|[[三酰甘油脂]]的结构]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Human Metabolism - Pathways.jpg|thumb|这张图表描绘了人体新陈代谢的一系列途径。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of [[molecule]]: [[amino acid]]s, [[carbohydrate]]s , [[nucleic acid]] and [[lipid]]s (often called [[fat]]s). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make [[polymer]]s such as [[DNA]] and [[protein]]s, essential [[macromolecules]] of life.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of molecule: amino acids, carbohydrates , nucleic acid and lipids (often called fats). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make polymers such as DNA and proteins, essential macromolecules of life.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
构成动物、植物和微生物的大部分结构由四种基本分子组成: 氨基酸、糖类化合物、核酸和脂类(通常称为脂肪)。由于这些分子对生命至关重要，新陈代谢反应要么专注于在构建细胞和组织的过程中制造这些分子，要么将这些分子作为能量来源并将其消化分解。这些生化物质可以结合在一起形成DNA和蛋白质之类的聚合物，它们都是生命必不可少的[[大分子聚合物]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Cooper|first=Geoffrey M.| name-list-style = vanc |date=2000|title=The Molecular Composition of Cells|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9879/|journal=The Cell: A Molecular Approach. 2nd Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable “wikitable”&amp;quot; style=&amp;quot;“margin-left:&amp;quot; auto; margin-right: auto;”&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
!分子类型 !! [[单体]]形式的名称 !! [[聚合物]]形式的名称 !! 聚合物形态的例子&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| 氨基酸 || 氨基酸 ||[[蛋白质]](由多肽组成)&lt;br /&gt;
|[[纤维蛋白]]和[[球状蛋白]]&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| [[碳水化合物]] || [[单糖]] || [[多糖]] || [[淀粉]], [[糖原]] and [[纤维素]]&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| [[核酸]] || [[核苷酸]] || [[多核苷酸]] || [[DNA]] and [[RNA]]&amp;lt;br /&amp;gt;&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
===氨基酸和蛋白质===&lt;br /&gt;
[[Protein]]s are made of [[amino acid]]s arranged in a linear chain joined together by [[peptide bond]]s. Many proteins are [[enzyme]]s that [[catalysis|catalyze]] the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the [[cytoskeleton]], a system of [[scaffolding]] that maintains the cell shape.Proteins are also important in [[cell signaling]], [[antibody|immune responses]], [[cell adhesion]], [[active transport]] across membranes, and the [[cell cycle]].Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle ([[tricarboxylic acid cycle]]), especially when a primary source of energy, such as [[glucose]], is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Proteins are made of amino acids arranged in a linear chain joined together by peptide bonds. Many proteins are enzymes that catalyze the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the cytoskeleton, a system of scaffolding that maintains the cell shape. Proteins are also important in cell signaling, immune responses, cell adhesion, active transport across membranes, and the cell cycle. Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle (tricarboxylic acid cycle), especially when a primary source of energy, such as glucose, is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
蛋白质是由氨基酸组成的线性链，它们通过[[肽键]]连接在一起。许多蛋白质是在新陈代谢中催化化学反应的酶。其他蛋白质具有结构或机械功能，例如那些形成[[细胞骨架]]的蛋白质（细胞骨架是维持细胞形状的支架系统）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Michie KA, Löwe J | title = Dynamic filaments of the bacterial cytoskeleton | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 467–92 | year = 2006 | pmid = 16756499 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452 | s2cid = 4550126 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。蛋白质在[[细胞信号传导]]、[[免疫反应]]、[[细胞粘附]]、主动跨膜转运和[[细胞周期]]中也很重要&amp;lt;ref name=&amp;quot;Nelson&amp;quot;&amp;gt;{{cite book | last1 = Nelson | first1 = David L. | first2 = Michael M. | last2 = Cox | name-list-style = vanc | title = Lehninger Principles of Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and company | year = 2005 | location = New York | page = [https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 841] | isbn = 978-0-7167-4339-2 | url-access = registration | url = https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。氨基酸还通过提供碳源进入细胞三羧酸循环，促进细胞的能量代谢，&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kelleher JK, Bryan BM, Mallet RT, Holleran AL, Murphy AN, Fiskum G | title = Analysis of tricarboxylic acid-cycle metabolism of hepatoma cells by comparison of 14CO2 ratios | journal = The Biochemical Journal | volume = 246 | issue = 3 | pages = 633–9 | date = September 1987 | pmid = 3120698 | pmc = 1148327 | doi = 10.1042/bj2460633 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;尤其是在[[葡萄糖]]等主要能量来源匮乏或细胞发生代谢应激时&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hothersall JS, Ahmed A | title = Metabolic fate of the increased yeast amino Acid uptake subsequent to catabolite derepression | journal = Journal of Amino Acids | volume = 2013 | pages = 461901 | year = 2013 | pmid = 23431419 | pmc = 3575661 | doi = 10.1155/2013/461901 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===脂类 ===&lt;br /&gt;
[[Lipid]]s are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of [[biological membrane]]s both internal and external, such as the [[cell membrane]], or as a source of energy. Lipids are usually defined as [[hydrophobe|hydrophobic]] or [[amphiphiles|amphipathic]] biological molecules but will dissolve in [[organic solvent]]s such as [[ethanol|alcohol]], [[benzene]] or [[chloroform]]. The [[fat]]s are a large group of compounds that contain [[fatty acid]]s and [[glycerol]]; a glycerol molecule attached to three fatty acid [[ester]]s is called a [[triglyceride|triacylglyceride]]. Several variations on this basic structure exist, including backbones such as [[sphingosine]] in the [[sphingomyelin]], and [[hydrophile|hydrophilic]] groups such as [[phosphate]] as in [[phospholipid]]s. [[Steroid]]s such as [[sterol]] are another major class of lipids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Lipids are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of biological membranes both internal and external, such as the cell membrane, or as a source of energy. Lipids are usually defined as hydrophobic or amphipathic biological molecules but will dissolve in organic solvents such as alcohol, benzene or chloroform. The fats are a large group of compounds that contain fatty acids and glycerol; a glycerol molecule attached to three fatty acid esters is called a triacylglyceride. Several variations on this basic structure exist, including backbones such as sphingosine in the sphingomyelin, and hydrophilic groups such as phosphate as in phospholipids. Steroids such as sterol are another major class of lipids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂类是最多样化的生物化学物质。它们的主要结构用途是作为[[生物膜]]内部和外部的一部分，如[[细胞膜]]，或作为能量来源&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;。脂类通常被定义为疏水性或两亲性的生物分子，但会溶解在有机溶剂中，如酒精、苯或氯仿。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fahy E, Subramaniam S, Brown HA, Glass CK, Merrill AH, Murphy RC, Raetz CR, Russell DW, Seyama Y, Shaw W, Shimizu T, Spener F, van Meer G, VanNieuwenhze MS, White SH, Witztum JL, Dennis EA | display-authors = 6 | title = A comprehensive classification system for lipids | journal = Journal of Lipid Research | volume = 46 | issue = 5 | pages = 839–61 | date = May 2005 | pmid = 15722563 | doi = 10.1194/jlr.E400004-JLR200 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;脂肪是一大类含有脂肪酸和甘油的化合物，一个甘油分子连接到三个脂肪酸酯即称为三酰甘油酯。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite web|title=Lipid nomenclature Lip-1 &amp;amp; Lip-2|url=https://www.qmul.ac.uk/sbcs/iupac/lipid/lip1n2.html#p11|access-date=2020-06-06|website=www.qmul.ac.uk}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这种基本结构存在一些变异，包括主骨(如鞘磷脂中到鞘氨醇)和亲水基(如磷脂中的磷酸盐)。[[类固醇]]，如[[固醇]]，是另一类主要的脂类&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|edition=8|title=Biochemistry|location=New York|isbn=978-1-4641-2610-9|oclc=913469736 | vauthors = Berg JM, Tymoczko JL, Gatto Jr GJ, Stryer L |date=8 April 2015|publisher=W. H. Freeman|pages=362}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===碳水化合物===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Glucose Fisher to Haworth.gif|thumb|upright=1.15|right|alt=The straight chain form consists of four C H O H groups linked in a row, capped at the ends by an aldehyde group C O H and a methanol group C H 2 O H.  To form the ring, the aldehyde group combines with the O H group of the next-to-last carbon at the other end, just before the methanol group.|葡萄糖可以以直链和环的形式存在。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Carbohydrate]]s are [[aldehyde]]s or [[ketone]]s, with many [[hydroxyl]] groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of [[energy]] ([[starch]], [[glycogen]]) and structural components ([[cellulose]] in plants, [[chitin]] in animals). The basic carbohydrate units are called [[monosaccharide]]s and include [[galactose]], [[fructose]], and most importantly [[glucose]]. Monosaccharides can be linked together to form [[polysaccharide]]s in almost limitless ways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrates are aldehydes or ketones, with many hydroxyl groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of energy (starch, glycogen) and structural components (cellulose in plants, chitin in animals). The basic carbohydrate units are called monosaccharides and include galactose, fructose, and most importantly glucose. Monosaccharides can be linked together to form polysaccharides in almost limitless ways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物是醛或酮，带有许多羟基，能以直链或环的形式存在。碳水化合物是最丰富的生物分子，承担着许多作用，如能量的储存和运输（淀粉、糖原）和作为结构要件（植物的纤维素、动物的甲壳素）。基本的碳水化合物单位称为单糖&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;，包括半乳糖、果糖以及最重要的葡萄糖。单糖能以几乎无限多样的方式连接在一起形成多糖&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Raman R, Raguram S, Venkataraman G, Paulson JC, Sasisekharan R | title = Glycomics: an integrated systems approach to structure-function relationships of glycans | journal = Nature Methods | volume = 2 | issue = 11 | pages = 817–24 | date = November 2005 | pmid = 16278650 | doi = 10.1038/nmeth807 | s2cid = 4644919 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===核苷酸 ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and [[RNA]], are polymers of [[nucleotide]]s. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a [[ribose]] or [[deoxyribose]] sugar group which is attached to a [[nitrogenous base]]. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of [[transcription (genetics)|transcription]] and [[protein biosynthesis]]. This information is protected by [[DNA repair]] mechanisms and propagated through [[DNA replication]]. Many [[virus]]es have an [[RNA virus|RNA genome]], such as [[HIV]], which uses [[reverse transcription]] to create a DNA template from its viral RNA genome. RNA in [[ribozyme]]s such as [[spliceosome]]s and [[ribosome]]s is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual [[nucleoside]]s are made by attaching a [[nucleobase]] to a [[ribose]] sugar. These bases are [[heterocyclic]] rings cono ptaining nitrogen, classified as [[purine]]s or [[pyrimidine]]s. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and RNA, are polymers of nucleotides. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a ribose or deoxyribose sugar group which is attached to a nitrogenous base. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of transcription and protein biosynthesis.This information is protected by DNA repair mechanisms and propagated through DNA replication. Many viruses have an RNA genome, such as HIV, which uses reverse transcription to create a DNA template from its viral RNA genome.RNA in ribozymes such as spliceosomes and ribosomes is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual nucleosides are made by attaching a nucleobase to a ribose sugar. These bases are heterocyclic rings containing nitrogen, classified as purines or pyrimidines. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
DNA和RNA这两种核酸是核苷酸的聚合物。每个核苷酸都是由一个磷酸连接到核糖或脱氧核糖糖基上形成的，而核糖或脱氧核糖糖基又连接到含氮碱基上。核酸对于遗传信息的储存和使用，以及通过转录和蛋白质生物合成过程对其进行解释至关重要。这些信息受到DNA修复机制的保护&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;，并通过DNA复制进行传播。许多病毒都有RNA基因组，如HIV病毒，它利用[[逆转录]]从其病毒RNA基因组中创建DNA模板。核糖体和核糖体等核糖体中的RNA类似于酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sierra S, Kupfer B, Kaiser R | title = Basics of the virology of HIV-1 and its replication | journal = Journal of Clinical Virology | volume = 34 | issue = 4 | pages = 233–44 | date = December 2005 | pmid = 16198625 | doi = 10.1016/j.jcv.2005.09.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为它可以催化化学反应。单个核苷是通过将核碱基连接到核糖上制成的。这些碱基是含氮的杂环，分为嘌呤或嘧啶。核苷酸还在代谢基团转移反应中充当辅酶&amp;lt;ref name=Wimmer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wimmer MJ, Rose IA | title = Mechanisms of enzyme-catalyzed group transfer reactions | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 47 | issue =  | pages = 1031–78 | year = 1978 | pmid = 354490 | doi = 10.1146/annurev.bi.47.070178.005123 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===辅酶===&lt;br /&gt;
[[File:Acetyl-CoA-2D.svg|thumb|right|upright=1.35|[[乙酰辅酶A]]结构。可转移的[[乙酰基]]与最左边的硫原子成键结合。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{main|Coenzyme}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of [[functional group]]s of atoms and their bonds within molecules. This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions. These group-transfer intermediates are called [[coenzyme]]s. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the [[substrate (biochemistry)|substrate]] for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of functional groups of atoms and their bonds within molecules. This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions. These group-transfer intermediates are called coenzymes. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the substrate for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢涉及大量的化学反应，但大多数属于几种基本类型的反应，涉及原子的官能团及其键在分子内的转移。这种常见的化学反应使细胞能够用一小套代谢中间体在不同反应之间携带化学基团&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Mitchell P | title = The Ninth Sir Hans Krebs Lecture. Compartmentation and communication in living systems. Ligand conduction: a general catalytic principle in chemical, osmotic and chemiosmotic reaction systems | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 95 | issue = 1 | pages = 1–20 | date = March 1979 | pmid = 378655 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1979.tb12934.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些基团转移中间体称为辅酶&amp;lt;ref name=Wimmer/&amp;gt;。每一类基团转移反应都是由一种特定的辅酶进行的，它是一组产生它的酶和消耗它的酶的底物。因此，这些辅酶不断地被制造、消耗，然后循环利用&amp;lt;ref name=Dimroth&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dimroth P, von Ballmoos C, Meier T | title = Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases. Fourth in the Cycles Review Series | journal = EMBO Reports | volume = 7 | issue = 3 | pages = 276–82 | date = March 2006 | pmid = 16607397 | pmc = 1456893 | doi = 10.1038/sj.embor.7400646 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is [[adenosine triphosphate]] (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day. ATP acts as a bridge between [[catabolism]] and [[anabolism]]. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in [[phosphorylation]] reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is adenosine triphosphate (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day. ATP acts as a bridge between catabolism and anabolism. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in phosphorylation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中一种中心辅酶是三磷酸腺苷（ATP），它是细胞的通用能源货币。这种核苷酸在不同的化学反应之间传递化学能。细胞中只有少量的ATP，但由于ATP是不断再生的，所以人体每天可以使用大约相当于自身重量的ATP&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt;。ATP是分解代谢和合成代谢之间的桥梁。分解代谢分解分子，合成代谢则将它们组合在一起。分解反应产生ATP，合成代谢反应则消耗ATP。它也是磷酸化反应中磷酸基团的载体&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bonora M, Patergnani S, Rimessi A, De Marchi E, Suski JM, Bononi A, Giorgi C, Marchi S, Missiroli S, Poletti F, Wieckowski MR, Pinton P | display-authors = 6 | title = ATP synthesis and storage | journal = Purinergic Signalling | volume = 8 | issue = 3 | pages = 343–57 | date = September 2012 | pmid = 22528680 | pmc = 3360099 | doi = 10.1007/s11302-012-9305-8 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A [[vitamin]] is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In [[human nutrition]], most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells. [[Nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; ([[niacin]]), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of [[dehydrogenase]]s remove electrons from their substrates and [[redox|reduce]] NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the [[reductase]]s in the cell that need to reduce their substrates. Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A vitamin is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In human nutrition, most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells. Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; (niacin), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of dehydrogenases remove electrons from their substrates and reduce NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the reductases in the cell that need to reduce their substrates. Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[维生素]]是一类细胞不能合成的微量有机化合物。在人体营养中，大多数维生素经过修饰后都具有辅酶的功能，例如，所有水溶性维生素在细胞中使用时都会被磷酸化或与核苷酸偶联&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Berg|first1=Jeremy M.|last2=Tymoczko|first2=John L.|last3=Stryer|first3=Lubert | name-list-style = vanc |date=2002|title=Vitamins Are Often Precursors to Coenzymes|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22549/|journal=Biochemistry. 5th Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。[[烟酰胺腺嘌呤二核苷酸]](NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;)是维生素B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt;(烟酸)的衍生物，它是一种重要的辅酶，起着氢接受器的作用。数百种不同类型的脱氢酶从其底物中去除电子，并将NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;还原成NADH。这种还原形式的辅酶是细胞中任何需要还原其底物的还原酶的底物。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在细胞中以两种相关形式存在&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pollak N, Dölle C, Ziegler M | title = The power to reduce: pyridine nucleotides--small molecules with a multitude of functions | journal = The Biochemical Journal | volume = 402 | issue = 2 | pages = 205–18 | date = March 2007 | pmid = 17295611 | pmc = 1798440 | doi = 10.1042/BJ20061638 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，即NADH和NADPH。NAD &amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH 形式在分解代谢反应中起重要作用，而 NADP &amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH 形式在分解代谢反应中起重要作用&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Fatih|first=Yildiz | name-list-style = vanc |title=Advances in food biochemistry|publisher=CRC Press|year=2009|isbn=978-1-4200-0769-5|location=Boca Raton|pages=228|oclc=607553259}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:1GZX Haemoglobin.png|thumb|upright=1.35|right|The structure of iron-containing [[hemoglobin]]. 含铁[[血红蛋白]]的结构。蛋白质亚基为红色和蓝色，含铁血红素基为绿色。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===矿物质和辅因子===&lt;br /&gt;
{{further||Bioinorganic chemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. [[sodium]] and [[potassium]]) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements [[carbon]], [[nitrogen]], [[calcium]], [[sodium]], [[chlorine]], [[potassium]], [[hydrogen]], [[phosphorus]], [[oxygen]] and [[sulfur]]. [[Organic compound]]s (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. sodium and potassium) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements carbon, nitrogen, calcium, sodium, chlorine, potassium, hydrogen, phosphorus, oxygen and sulfur. Organic compounds (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water&amp;lt;ref name=&amp;quot;Heymsfield&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Heymsfield SB, Waki M, Kehayias J, Lichtman S, Dilmanian FA, Kamen Y, Wang J, Pierson RN | display-authors = 6 | title = Chemical and elemental analysis of humans in vivo using improved body composition models | journal = The American Journal of Physiology | volume = 261 | issue = 2 Pt 1 | pages = E190-8 | date = August 1991 | pmid = 1872381 | doi = 10.1152/ajpendo.1991.261.2.E190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
无机元素在新陈代谢中起着关键作用; 有些元素含量丰富(例如:钠和钾) ，而另一些元素则在微量浓度下发挥作用。人的体重约99%是由碳、氮、钙、钠、氯、钾、氢、磷、氧和硫等元素组成。有机化合物（蛋白质、脂类和碳水化合物）含有大部分的碳和氮；大部分的氧和氢以水的形式存在。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as [[electrolyte]]s. The most important ions are [[sodium]], [[potassium]], [[calcium]], [[magnesium]], [[chloride]], [[phosphate]] and the organic ion [[bicarbonate]]. The maintenance of precise [[ion gradient]]s across [[cell membrane]]s maintains [[osmotic pressure]] and [[pH]]. Ions are also critical for [[nerve]] and [[muscle]] function, as [[action potential]]s in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the [[extracellular fluid]] and the cell's fluid, the [[cytosol]]. Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called [[ion channel]]s. For example, [[muscle contraction]] depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and [[T-tubule]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as electrolytes. The most important ions are sodium, potassium, calcium, magnesium, chloride, phosphate and the organic ion bicarbonate. The maintenance of precise ion gradients across cell membranes maintains osmotic pressure and pH. Ions are also critical for nerve and muscle function, as action potentials in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the extracellular fluid and the cell's fluid, the cytosol. Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called ion channels. For example, muscle contraction depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and T-tubules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
丰富的无机元用作电解质。最重要的离子是钠、钾、钙、镁、氯化物、磷酸盐和有机离子重碳酸盐。维持细胞膜上精确的离子梯度可以维持[[渗透压]]和 ph 值。离子对于神经和肌肉功能也是至关重要的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |date=| chapter = Electrolyte Balance | chapter-url=https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/26-3-electrolyte-balance/ | title = Anatomy and Physiology | publisher = OpenStax |access-date=23 June 2020 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为这些组织中的动作电位是由细胞外液和细胞液之间的电解质交换产生的。电解质通过细胞膜上称为离子通道的蛋白质进入和离开细胞&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Lodish |first1=Harvey |last2=Berk |first2=Arnold |last3=Zipursky |first3=S. Lawrence |last4=Matsudaira |first4=Paul |last5=Baltimore |first5=David |last6=Darnell |first6=James | name-list-style = vanc |date=2000| chapter =The Action Potential and Conduction of Electric Impulses|chapter-url= https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21668/ |title =Molecular Cell Biology | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。例如，肌肉收缩依赖于钙、钠和钾通过细胞膜和T管道中的离子通道的运动&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dulhunty AF | title = Excitation-contraction coupling from the 1950s into the new millennium | journal = Clinical and Experimental Pharmacology &amp;amp; Physiology | volume = 33 | issue = 9 | pages = 763–72 | date = September 2006 | pmid = 16922804 | doi = 10.1111/j.1440-1681.2006.04441.x | s2cid = 37462321 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Transition metal]]s are usually present as [[trace element]]s in organisms, with [[zinc]] and [[iron]] being most abundant of those. These metals are used in some proteins as [[Cofactor (biochemistry)|cofactors]] and are essential for the activity of enzymes such as [[catalase]] and oxygen-carrier proteins such as [[hemoglobin]]. Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as [[ferritin]] or [[metallothionein]] when not in use.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Transition metals are usually present as trace elements in organisms, with zinc and iron being most abundant of those. These metals are used in some proteins as cofactors and are essential for the activity of enzymes such as catalase and oxygen-carrier proteins such as hemoglobin. Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as ferritin or metallothionein when not in use.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
过渡金属通常以微量元素的形式存在于生物体内，其中锌和铁最为丰富&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Torres-Romero JC, Alvarez-Sánchez ME, Fernández-Martín K, Alvarez-Sánchez LC, Arana-Argáez V, Ramírez-Camacho M, Lara-Riegos J | chapter=Zinc Efflux in Trichomonas vaginalis: In Silico Identification and Expression Analysis of CDF-Like Genes|date=2018| title =Quantitative Models for Microscopic to Macroscopic Biological Macromolecules and Tissues|pages=149–168| veditors = Olivares-Quiroz L, Resendis-Antonio O |place=Cham|publisher=Springer International Publishing|language=en|doi=10.1007/978-3-319-73975-5_8|isbn=978-3-319-73975-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些金属元素在某些蛋白质中作为辅因子，是催化酶等酶和血红蛋白等氧载体蛋白活性所必需的金属辅因子。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Craig Will|first=Leonard Ashley | name-list-style = vanc |title=Manufacturing Engineering &amp;amp; Technology|publisher=Scientific e-Resources|year=2019|isbn=9781839472428|location=Waltham Abbey|pages=190–196}}&amp;lt;/ref&amp;gt;金属辅因子与蛋白质中的特定位点紧密结合，虽然在催化过程中酶的辅因子可以被改变，但在催化反应结束时，它们总是恢复到原来的状态。金属微量营养素由特定的转运体带入生物体内，不用时与储存蛋白如铁蛋白或金属硫蛋白结合&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cousins RJ, Liuzzi JP, Lichten LA | title = Mammalian zinc transport, trafficking, and signals | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 281 | issue = 34 | pages = 24085–9 | date = August 2006 | pmid = 16793761 | doi = 10.1074/jbc.R600011200 | url = https://www.jbc.org/content/281/34/24085 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dunn LL, Suryo Rahmanto Y, Richardson DR | title = Iron uptake and metabolism in the new millennium | journal = Trends in Cell Biology | volume = 17 | issue = 2 | pages = 93–100 | date = February 2007 | pmid = 17194590 | doi = 10.1016/j.tcb.2006.12.003 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==分解代谢==&lt;br /&gt;
[[Catabolism]] is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules. The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their [[primary nutritional groups]]), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by [[organotroph]]s, while [[lithotroph]]s use inorganic substrates, and [[phototroph]]s capture sunlight as [[Potential energy#Chemical potential energy|chemical energy]].However, all these different forms of metabolism depend on [[redox]] reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as [[organic molecule]]s, water, [[ammonia]], [[hydrogen sulfide]] or [[Ferrous|ferrous ions]] to acceptor molecules such as [[oxygen]], [[nitrate]] or [[sulfate]]. In animals, these reactions involve complex [[organic molecule]]s that are broken down to simpler molecules, such as [[carbon dioxide]] and water. In [[photosynthesis|photosynthetic]] organisms, such as plants and [[cyanobacteria]], these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Catabolism is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules. The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their primary nutritional groups), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by organotrophs, while lithotrophs use inorganic substrates, and phototrophs capture sunlight as chemical energy. However, all these different forms of metabolism depend on redox reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as organic molecules, water, ammonia, hydrogen sulfide or ferrous ions to acceptor molecules such as oxygen, nitrate or sulfate. In animals, these reactions involve complex organic molecules that are broken down to simpler molecules, such as carbon dioxide and water. In photosynthetic organisms, such as plants and cyanobacteria, these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
分解代谢是指分解大分子的一系列代谢过程。其中包括分解和氧化食物分子。分解代谢反应的目的是为构建分子的合成代谢反应提供所需的能量和成分。这些分解代谢反应的确切性质因生物体而异&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter| name-list-style = vanc |date=2002|chapter =How Cells Obtain Energy from Food|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26882/|title =Molecular Biology of the Cell | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，生物体可以根据它们的能量和碳的来源（其主要营养组）进行分类，如下表所示。有机养生物把有机分子作为能量来源，而岩养生物利用无机基质，光养生物利用阳光（获得化学能）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Raven|first=Ja| name-list-style = vanc |date=2009-09-03|title=Contributions of anoxygenic and oxygenic phototrophy and chemolithotrophy to carbon and oxygen fluxes in aquatic environments|url=http://www.int-res.com/abstracts/ame/v56/n2-3/p177-192/|journal=Aquatic Microbial Ecology|language=en|volume=56|pages=177–192|doi=10.3354/ame01315|issn=0948-3055|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。然而，所有这些不同形式的新陈代谢都依赖于氧化还原反应，这些反应涉及电子从还原的供体分子（如有机分子，水，氨，硫化氢或亚铁离子）转移到受体分子（如氧，硝酸盐或硫酸盐）。在动物中，这些反应涉及复杂的有机分子，它们被分解成更简单的分子，如二氧化碳和水。在诸如植物和蓝藻这样的光合生物体中，这些电子转移反应不释放能量，而是用来储存从阳光中吸收的能量&amp;lt;ref name=Nelson2004&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Nelson N, Ben-Shem A | title = The complex architecture of oxygenic photosynthesis | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 5 | issue = 12 | pages = 971–82 | date = December 2004 | pmid = 15573135 | doi = 10.1038/nrm1525 | s2cid = 5686066 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
{|&lt;br /&gt;
|+基于新陈代谢对有机体进行分类&lt;br /&gt;
! rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; |能量&lt;br /&gt;
!阳光&lt;br /&gt;
!photo-&lt;br /&gt;
!&lt;br /&gt;
!&lt;br /&gt;
! rowspan=&amp;quot;6&amp;quot; |-troph&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
|预先生成的分子&lt;br /&gt;
|chemo-&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; |电子供体&lt;br /&gt;
|有机化合物&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|organo-&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
|无机化合物&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|litho-&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; |碳源&lt;br /&gt;
|有机化合物&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|hetero-&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
|无机化合物&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|&lt;br /&gt;
|auto-&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s or [[lipid]]s, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually [[acetyl-CoA|acetyl coenzyme A]] (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the [[citric acid cycle]] and [[electron transport chain]], releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme [[nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as proteins, polysaccharides or lipids, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually acetyl coenzyme A (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the citric acid cycle and electron transport chain, releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
动物中最常见的分解代谢反应可以分为三个主要阶段。在第一阶段，大的有机分子，如蛋白质，多糖或脂类，在细胞外被消化成较小的分子。接下来，这些较小的分子被细胞吸收并转化成更小的分子，通常是乙酰辅酶A (acetyl-CoA) ，并释放出一些能量。最后，辅酶 A 上的乙酰基在三羧酸循环和电子传递链中被氧化成水和二氧化碳，释放出储存的能量，将辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;）还原成NADH&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;/&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===消化===&lt;br /&gt;
{{further|Digestion|Gastrointestinal tract}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：消化和胃肠道&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These [[digestive enzyme]]s include [[protease]]s that digest proteins into amino acids, as well as [[glycoside hydrolase]]s that digest polysaccharides into simple sugars known as [[monosaccharides]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These digestive enzymes include proteases that digest proteins into amino acids, as well as glycoside hydrolases that digest polysaccharides into simple sugars known as monosaccharides.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
大分子不能直接被细胞处理。大分子必须先被分解成较小的单位，才能用于细胞代谢。不同类别的酶被用来消化这些聚合物。这些消化酶包括将蛋白质消化成氨基酸的蛋白酶，以及将多糖消化成单糖的糖苷水解酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Demirel, Yaşar|title=Energy : production, conversion, storage, conservation, and coupling|publisher=Springer|year=2016|isbn=978-3-319-29650-0|edition=Second|location=Lincoln|pages=431|oclc=945435943}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings, while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their [[Gastrointestinal tract|guts]], including the [[stomach]] and [[pancreas]], and [[salivary gland]]s. The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by [[active transport]] proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings, while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their guts, including the stomach and pancreas, and salivary glands. The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by active transport proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
微生物简单直接地将消化酶分泌到周围环境中&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Häse CC, Finkelstein RA | title = Bacterial extracellular zinc-containing metalloproteases | journal = Microbiological Reviews | volume = 57 | issue = 4 | pages = 823–37 | date = December 1993 | pmid = 8302217 | pmc = 372940 | doi = 10.1128/MMBR.57.4.823-837.1993 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gupta R, Gupta N, Rathi P | title = Bacterial lipases: an overview of production, purification and biochemical properties | journal = Applied Microbiology and Biotechnology | volume = 64 | issue = 6 | pages = 763–81 | date = June 2004 | pmid = 14966663 | doi = 10.1007/s00253-004-1568-8 | s2cid = 206934353 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而动物必须通过它们肠道(包括胃、胰腺和唾液腺)中的特定细胞分泌这些酶。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hoyle T | title = The digestive system: linking theory and practice | journal = British Journal of Nursing | volume = 6 | issue = 22 | pages = 1285–91 | year = 1997 | pmid = 9470654 | doi = 10.12968/bjon.1997.6.22.1285 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些细胞外酶释放的氨基酸或糖通过活性转运蛋白被泵入细胞内&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Souba WW, Pacitti AJ | title = How amino acids get into cells: mechanisms, models, menus, and mediators | journal = JPEN. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition | volume = 16 | issue = 6 | pages = 569–78 | year = 1992 | pmid = 1494216 | doi = 10.1177/0148607192016006569 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barrett MP, Walmsley AR, Gould GW | title = Structure and function of facilitative sugar transporters | journal = Current Opinion in Cell Biology | volume = 11 | issue = 4 | pages = 496–502 | date = August 1999 | pmid = 10449337 | doi = 10.1016/S0955-0674(99)80072-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Catabolism schematic.svg|thumb|left|upright=1.35|[[蛋白质]]，[[碳水化合物]]和[[脂肪]]分解代谢的简化概述 ]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===有机化合物的能量===&lt;br /&gt;
{{further|Cellular respiration|Fermentation (biochemistry)|Carbohydrate catabolism|Fat catabolism|Protein catabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：细胞呼吸，发酵（生物化学），碳水化合物分解代谢，脂肪分解代谢和蛋白质分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into [[monosaccharide]]s. Once inside, the major route of breakdown is [[glycolysis]], where sugars such as [[glucose]] and [[fructose]] are converted into [[pyruvic acid|pyruvate]] and some ATP is generated. Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to [[acetyl-CoA]] through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the [[citric acid cycle]]. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases [[carbon dioxide]] as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces [[lactic acid|lactate]], through the enzyme [[lactate dehydrogenase]] re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis. An alternative route for glucose breakdown is the [[pentose phosphate pathway]], which reduces the coenzyme [[NADPH]] and produces [[pentose]] sugars such as [[ribose]], the sugar component of [[nucleic acid]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into monosaccharides. Once inside, the major route of breakdown is glycolysis, where sugars such as glucose and fructose are converted into pyruvate and some ATP is generated. Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to acetyl-CoA through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the citric acid cycle. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases carbon dioxide as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces lactate, through the enzyme lactate dehydrogenase re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis. An alternative route for glucose breakdown is the pentose phosphate pathway, which reduces the coenzyme NADPH and produces pentose sugars such as ribose, the sugar component of nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物分解代谢是将碳水化合物分解成较小的单位的过程。碳水化合物一旦被消化成单糖，通常就被带入细胞。一旦进入细胞内&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bell GI, Burant CF, Takeda J, Gould GW | title = Structure and function of mammalian facilitative sugar transporters | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 268 | issue = 26 | pages = 19161–4 | date = September 1993 | pmid = 8366068 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，分解的主要途径就是糖酵解，其中糖（例如葡萄糖和果糖）被转化为丙酮酸并生成一些ATP。&amp;lt;ref name=Bouche&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bouché C, Serdy S, Kahn CR, Goldfine AB | title = The cellular fate of glucose and its relevance in type 2 diabetes | journal = Endocrine Reviews | volume = 25 | issue = 5 | pages = 807–30 | date = October 2004 | pmid = 15466941 | doi = 10.1210/er.2003-0026 | df = dmy-all | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;丙酮酸是几种代谢途径中的中间体，但大多数通过有氧（含氧）糖酵解转化为乙酰辅酶A并进入三羧酸循环。尽管在三羧酸循环中会产生更多的ATP，但最重要的产物是NADH，它是由 NAD &amp;lt; sup &amp;gt; +  在乙酰辅酶A被氧化后制成的。这种氧化释放出作为废物的二氧化碳。在厌氧条件下，糖酵解产生乳酸盐，即由乳酸脱氢酶将丙酮酸盐转化为乳酸盐，同时将NADH重新氧化为NAD &amp;lt; sup &amp;gt; +  再用于糖酵解。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Alfarouk KO, Verduzco D, Rauch C, Muddathir AK, Adil HH, Elhassan GO, Ibrahim ME, David Polo Orozco J, Cardone RA, Reshkin SJ, Harguindey S | display-authors = 6 | title = Glycolysis, tumor metabolism, cancer growth and dissemination. A new pH-based etiopathogenic perspective and therapeutic approach to an old cancer question | journal = Oncoscience | volume = 1 | issue = 12 | pages = 777–802 | date = 18 December 2014 | pmid = 25621294 | pmc = 4303887 | doi = 10.18632/oncoscience.109 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;葡萄糖分解的另一种途径是磷酸戊糖途径，它还原辅酶NADPH并产生戊糖，如核糖（核酸的糖成分）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by [[hydrolysis]] to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by [[beta oxidation]] to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. ''M. tuberculosis'' can also grow on the lipid [[cholesterol]] as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of ''M. tuberculosis''.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by hydrolysis to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by beta oxidation to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. M. tuberculosis can also grow on the lipid cholesterol as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of M. tuberculosis.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪通过水解作用分解为游离脂肪酸和甘油。甘油进入糖酵解，脂肪酸被 β氧化分解，释放出乙酰辅酶A，然后进入三羧酸循环。脂肪酸在氧化时会释放比碳水化合物更多的能量，因为碳水化合物的结构中含有更多的氧。类固醇也会被一些细菌在类似于 β 氧化的过程中分解，这个分解过程会释放出大量的乙酰辅酶A、丙酰辅酶A和丙酮酸，它们都可以给细胞提供能量。结核杆菌也可以依靠脂质胆固醇这唯一的碳源生长，而且参与胆固醇利用途径的基因已经被证实在结核杆菌感染生命周期的不同阶段都是重要的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wipperman MF, Sampson NS, Thomas ST | title = Pathogen roid rage: cholesterol utilization by Mycobacterium tuberculosis | journal = Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology | volume = 49 | issue = 4 | pages = 269–93 | date = 2014 | pmid = 24611808 | pmc = 4255906 | doi = 10.3109/10409238.2014.895700 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Amino acid]]s are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to [[urea]] and carbon dioxide as a source of energy. The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a [[transaminase]]. The amino group is fed into the [[urea cycle]], leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a [[keto acid]]. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of [[glutamate]] forms α-[[alpha-Ketoglutaric acid|ketoglutarate]]. The [[glucogenic amino acid]]s can also be converted into glucose, through [[gluconeogenesis]] (discussed below).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to urea and carbon dioxide as a source of energy. The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a transaminase. The amino group is fed into the urea cycle, leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a keto acid. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of glutamate forms α-ketoglutarate. The glucogenic amino acids can also be converted into glucose, through gluconeogenesis (discussed below).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸可以用来合成蛋白质和其他生物分子，也可以被氧化成尿素和二氧化碳从而提供能量&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sakami W, Harrington H | title = Amino Acid Metabolism | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 32 | issue =  | pages = 355–98 | year = 1963 | pmid = 14144484 | doi = 10.1146/annurev.bi.32.070163.002035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。氧化途径从转氨酶去除氨基酸上的氨基开始。氨基进入尿素循环，留下酮酸形式的脱氨基碳骨架。其中一些酮酸是三羧酸循环的中间产物，例如谷氨酸的脱氨反应形成 α- 酮戊二酸&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brosnan JT | title = Glutamate, at the interface between amino acid and carbohydrate metabolism | journal = The Journal of Nutrition | volume = 130 | issue = 4S Suppl | pages = 988S–90S | date = April 2000 | pmid = 10736367 | doi = 10.1093/jn/130.4.988S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。葡萄糖原氨基酸也可以通过糖异生作用转化为葡萄糖(具体内容见下文)&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Young VR, Ajami AM | title = Glutamine: the emperor or his clothes? | journal = The Journal of Nutrition | volume = 131 | issue = 9 Suppl | pages = 2449S–59S; discussion 2486S–7S | date = September 2001 | pmid = 11533293 | doi = 10.1093/jn/131.9.2449S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==能量转换==&lt;br /&gt;
===氧化磷酸化===&lt;br /&gt;
{{further|Oxidative phosphorylation|Chemiosmosis|Mitochondrion}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：氧化磷酸化，化学渗透和线粒体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in [[eukaryote]]s by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the [[electron transport chain]]. In [[prokaryote]]s, these proteins are found in the cell's [[bacterial cell structure|inner membrane]]. These proteins use the energy released from passing electrons from [[reducing agent|reduced]] molecules like NADH onto [[oxygen]] to pump [[proton]]s across a membrane.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in eukaryotes by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the electron transport chain. In prokaryotes, these proteins are found in the cell's inner membrane. These proteins use the energy released from passing electrons from reduced molecules like NADH onto oxygen to pump protons across a membrane.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氧化磷酸化中，通过如柠檬酸循环等代谢途径，电子从被消化吸收的食物分子上转移到氧气上，并将产生的能量以ATP的方式储存起来。在真核生物中，这一过程是通过线粒体膜上的一系列膜蛋白来完成的，被称为电子传递链。而在原核生物中，这些蛋白质存在于细胞的内膜中。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hosler JP, Ferguson-Miller S, Mills DA | title = Energy transduction: proton transfer through the respiratory complexes | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 165–87 | year = 2006 | pmid = 16756489 | pmc = 2659341 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.062003.101730 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些蛋白质利用电子从还原性分子(如NADH)传递到氧气所释放的能量来泵送质子穿过细胞膜&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schultz BE, Chan SI | title = Structures and proton-pumping strategies of mitochondrial respiratory enzymes | journal = Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure | volume = 30 | issue =  | pages = 23–65 | year = 2001 | pmid = 11340051 | doi = 10.1146/annurev.biophys.30.1.23 | url = https://authors.library.caltech.edu/1623/1/SCHarbbs01.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATPsyn.gif|thumb|right|[[ATP合成酶]]的作用机制。ATP 显示为红色，ADP 和磷酸显示为粉红色，转柄亚基显示为黑色]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton [[diffusion|concentration difference]] across the membrane and generates an [[electrochemical gradient]]. This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called [[ATP synthase]]. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the [[active site]] of the synthase domain to change shape and phosphorylate [[adenosine diphosphate]]&amp;amp;nbsp;– turning it into ATP.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton concentration difference across the membrane and generates an electrochemical gradient. This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called ATP synthase. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the active site of the synthase domain to change shape and phosphorylate adenosine diphosphate– turning it into ATP.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
将质子泵出线粒体，会在膜上形成质子浓度差，产生电化学梯度。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Capaldi RA, Aggeler R | title = Mechanism of the F(1)F(0)-type ATP synthase, a biological rotary motor | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 27 | issue = 3 | pages = 154–60 | date = March 2002 | pmid = 11893513 | doi = 10.1016/S0968-0004(01)02051-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这种力量促使质子通过ATP合成酶的基座回到线粒体中。质子的流动使柄亚基旋转，从而改变合成酶域的活性位点的形状，使二磷酸腺苷磷酸化--变成ATP&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===无机化合物的能量===&lt;br /&gt;
{{further|Microbial metabolism|Nitrogen cycle}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：微生物代谢和氮循环&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Chemolithotroph]]y is a type of metabolism found in [[prokaryote]]s where energy is obtained from the oxidation of [[inorganic compound]]s. These organisms can use [[hydrogen]], reduced [[sulfur]] compounds (such as [[sulfide]], [[hydrogen sulfide]] and [[thiosulfate]]),&amp;lt;ref name=Physiology1/&amp;gt; [[Iron(II) oxide|ferrous iron (FeII)]] or [[ammonia]] as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as [[oxygen]] or [[nitrite]]. These microbial processes are important in global [[biogeochemical cycle]]s such as [[acetogenesis]], [[nitrification]] and [[denitrification]] and are critical for [[fertility (soil)|soil fertility]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Chemolithotrophy is a type of metabolism found in prokaryotes where energy is obtained from the oxidation of inorganic compounds. These organisms can use hydrogen, reduced sulfur compounds (such as sulfide, hydrogen sulfide and thiosulfate), or ammonia as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as oxygen or nitrite. These microbial processes are important in global biogeochemical cycles such as acetogenesis, nitrification and denitrification and are critical for soil fertility.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
化能无机营养是在原核生物中发现的一种新陈代谢，其能量来自于无机化合物的氧化。这些生物可以利用氢气、&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Friedrich B, Schwartz E | title = Molecular biology of hydrogen utilization in aerobic chemolithotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 47 | issue =  | pages = 351–83 | year = 1993 | pmid = 8257102 | doi = 10.1146/annurev.mi.47.100193.002031 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 还原硫化合物(如硫化物、硫化氢和硫代硫酸酯&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Weber KA, Achenbach LA, Coates JD | title = Microorganisms pumping iron: anaerobic microbial iron oxidation and reduction | journal = Nature Reviews. Microbiology | volume = 4 | issue = 10 | pages = 752–64 | date = October 2006 | pmid = 16980937 | doi = 10.1038/nrmicro1490 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1203&amp;amp;context=bioscifacpub | s2cid = 8528196 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;)或氨&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Jetten MS, Strous M, van de Pas-Schoonen KT, Schalk J, van Dongen UG, van de Graaf AA, Logemann S, Muyzer G, van Loosdrecht MC, Kuenen JG | display-authors = 6 | title = The anaerobic oxidation of ammonium | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 22 | issue = 5 | pages = 421–37 | date = December 1998 | pmid = 9990725 | doi = 10.1111/j.1574-6976.1998.tb00379.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;作为还原力的来源，它们从这些化合物与氧或亚硝酸盐等电子接受体的氧化作用中获得能量。这些微生物过程&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Simon J | title = Enzymology and bioenergetics of respiratory nitrite ammonification | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 26 | issue = 3 | pages = 285–309 | date = August 2002 | pmid = 12165429 | doi = 10.1111/j.1574-6976.2002.tb00616.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;在全球生物地球化学循环（如乙酰化、硝化和反硝化）中非常重要，对土壤肥力也很关键&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Conrad R | title = Soil microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO) | journal = Microbiological Reviews | volume = 60 | issue = 4 | pages = 609–40 | date = December 1996 | pmid = 8987358 | pmc = 239458 | doi = 10.1128/MMBR.60.4.609-640.1996 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barea JM, Pozo MJ, Azcón R, Azcón-Aguilar C | title = Microbial co-operation in the rhizosphere | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 56 | issue = 417 | pages = 1761–78 | date = July 2005 | pmid = 15911555 | doi = 10.1093/jxb/eri197 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===光能 ===&lt;br /&gt;
{{further|Phototroph|Photophosphorylation|Chloroplast}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光养，光磷酸化和叶绿体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by [[plant]]s, [[cyanobacteria]], [[purple bacteria]], [[green sulfur bacteria]] and some [[protist]]s. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by plants, cyanobacteria, purple bacteria, green sulfur bacteria and some protists. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
阳光中的能量被植物、蓝藻、紫细菌、绿硫细菌和一些原生生物所吸收。这个过程通常与二氧化碳转化为有机化合物相结合，这是光合作用的一部分，下文将对此进行讨论。然而，原核生物的能量捕获和碳固定系统可以单独运作，因为紫色细菌和绿硫细菌可以利用阳光作为能源，同时在碳固定和有机化合物发酵之间转换&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = van der Meer MT, Schouten S, Bateson MM, Nübel U, Wieland A, Kühl M, de Leeuw JW, Sinninghe Damsté JS, Ward DM | display-authors = 6 | title = Diel variations in carbon metabolism by green nonsulfur-like bacteria in alkaline siliceous hot spring microbial mats from Yellowstone National Park | journal = Applied and Environmental Microbiology | volume = 71 | issue = 7 | pages = 3978–86 | date = July 2005 | pmid = 16000812 | pmc = 1168979 | doi = 10.1128/AEM.71.7.3978-3986.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tichi MA, Tabita FR | title = Interactive control of Rhodobacter capsulatus redox-balancing systems during phototrophic metabolism | journal = Journal of Bacteriology | volume = 183 | issue = 21 | pages = 6344–54 | date = November 2001 | pmid = 11591679 | pmc = 100130 | doi = 10.1128/JB.183.21.6344-6354.2001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis. The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called [[photosynthetic reaction centre]]s. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of [[photosynthetic pigment]] present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis. The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called photosynthetic reaction centres. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of photosynthetic pigment present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在许多生物体中，太阳能的获取在原理上类似于氧化磷酸化，因为它涉及到以质子浓度梯度的形式储存能量。这种质子动力驱动 ATP 的合成&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter | name-list-style = vanc |date=2002|chapter =Energy Conversion: Mitochondria and Chloroplasts|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21063/|title =Molecular Biology of the Cell. 4th edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。驱动这种电子传递链所需的电子来自于聚光蛋白质，这种蛋白质被叫做光合反应中心。根据存在的光合色素的性质，反应中心分为两种类型。大多数光合细菌只有一种类型，而植物和蓝藻有两种类型&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Allen JP, Williams JC | title = Photosynthetic reaction centers | journal = FEBS Letters | volume = 438 | issue = 1–2 | pages = 5–9 | date = October 1998 | pmid = 9821949 | doi = 10.1016/S0014-5793(98)01245-9 | s2cid = 21596537 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, [[photosystem|photosystem II]] uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the [[cytochrome b6f complex]], which uses their energy to pump protons across the [[thylakoid]] membrane in the [[chloroplast]]. These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through [[photosystem|photosystem I]] and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+.&amp;lt;/sup&amp;gt;f. These cooenzyme can be used in the [[Calvin cycle]], which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, photosystem II uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the cytochrome b6f complex, which uses their energy to pump protons across the thylakoid membrane in the chloroplast. These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through photosystem I and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt; sup &amp;gt; +  .fThese cooenzyme can be used in the Calvin cycle, which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在植物、藻类和蓝藻中，光系统 II 利用光能将电子从水中移走，释放出氧气。然后电子流向细胞色素b6f蛋白复合体，后者利用它们的能量穿过叶绿体中的类囊体膜，泵入质子&amp;lt;ref name=Nelson2004/&amp;gt;。这些质子在驱动ATP合成酶时通过膜向后移动，就像之前一样。然后电子流经光系统I，可以用来减少辅酶NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Munekage Y, Hashimoto M, Miyake C, Tomizawa K, Endo T, Tasaka M, Shikanai T | title = Cyclic electron flow around photosystem I is essential for photosynthesis | journal = Nature | volume = 429 | issue = 6991 | pages = 579–82 | date = June 2004 | pmid = 15175756 | doi = 10.1038/nature02598 | bibcode = 2004Natur.429..579M | s2cid = 4421776 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些辅酶可用于[[卡尔文循环]](下文将对此进行讨论)，或被循环用于进一步生成ATP。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==合成代谢==&lt;br /&gt;
{{further|Anabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Anabolism''' is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as [[amino acid]]s, [[monosaccharide]]s, [[Terpenoid|isoprenoids]] and [[nucleotide]]s, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s, [[lipid]]s and [[nucleic acid]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as amino acids, monosaccharides, isoprenoids and nucleotides, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as proteins, polysaccharides, lipids and nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
合成代谢是一系列建设性的新陈代谢过程，在这一系列过程中分解代谢所释放的能量被用来合成复杂的分子。一般来说，组成细胞结构的复杂分子是由小而简单的前体逐步构成的。合成代谢包括三个基本阶段。首先是氨基酸、单糖、异戊二烯和核苷酸等前体的产生，其次是利用ATP产生的能量将它们活化成活性形式，第三是将这些前体组装成复杂的分子，如蛋白质、多糖、脂质和核酸&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;{{cite web|last=Mandal|first=Ananya| name-list-style = vanc |date=2009-11-26|title=What is Anabolism?|url=https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Anabolism.aspx|access-date=2020-07-04|website=News-Medical.net|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. [[Autotroph]]s such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like [[carbon dioxide]] and water.  [[Heterotroph]]s, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. Autotrophs such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like carbon dioxide and water.  Heterotrophs, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体的合成代谢根据其细胞中构建分子的来源而有所不同。植物等自养生物可以在细胞中利用二氧化碳和水等简单分子中构建复杂的有机分子（如多糖和蛋白质）。而异养生物则需要更复杂的物质来源（如单糖和氨基酸）才能产生这些复杂的分子。生物可以根据其能量的最终来源进一步分类: 光自养生物和光异养生物从光中获得能量，而化能自养生物和化能异养生物从无机氧化反应中获得能量&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===碳固定 ===&lt;br /&gt;
{{further|Photosynthesis|Carbon fixation|Chemosynthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光合作用，碳固定和化学合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Plagiomnium affine laminazellen.jpeg|thumb|含叶绿体（绿色）的植物细胞（以紫色壁为边界），叶绿体是光合作用的部位]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and [[carbon dioxide]] (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the [[photosynthetic reaction centre]]s, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into [[glycerate 3-phosphate]], which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme [[RuBisCO]] as part of the [[Calvin cycle|Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle]]. Three types of photosynthesis occur in plants, [[C3 carbon fixation]], [[C4 carbon fixation]] and [[Crassulacean acid metabolism|CAM photosynthesis]]. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and carbon dioxide (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the photosynthetic reaction centres, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into glycerate 3-phosphate, which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme RuBisCO as part of the Calvin – Benson cycle.[64] Three types of photosynthesis occur in plants, C3 carbon fixation, C4 carbon fixation and CAM photosynthesis. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO2 directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO2 into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
光合作用就是依靠阳光和二氧化碳(CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;)合成碳水化合物。在植物中，蓝细菌和藻类的含氧光合作用使水分解，排出氧气。如前所述，这一过程利用光合反应中心产生的ATP和NADPH将CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;转化为三磷酸甘油酯，然后再转化为葡萄糖。这个固碳反应作为卡尔文-本森Calvin – Benson 循环的一部分是在RuBisCO酶的催化下进行的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Miziorko HM, Lorimer GH | title = Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 52 | issue =  | pages = 507–35 | year = 1983 | pmid = 6351728 | doi = 10.1146/annurev.bi.52.070183.002451 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。植物有三种类型的光合作用:C3固碳、C4固碳和CAM光合作用。它们的不同之处在于二氧化碳进入卡尔文循环的路径不同，C3植物直接固定二氧化碳，而C4和CAM植物首先将二氧化碳吸收到其他化合物中，以适应强烈的阳光和干燥的环境&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dodd AN, Borland AM, Haslam RP, Griffiths H, Maxwell K | title = Crassulacean acid metabolism: plastic, fantastic | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 53 | issue = 369 | pages = 569–80 | date = April 2002 | pmid = 11886877 | doi = 10.1093/jexbot/53.369.569 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic [[prokaryote]]s the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle, a [[Reverse Krebs cycle|reversed citric acid]] cycle, or the carboxylation of acetyl-CoA. Prokaryotic [[Chemotroph|chemoautotrophs]] also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic prokaryotes the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin– Benson cycle, a reversed citric acid cycle, or the carboxylation of acetyl-CoA. Prokaryotic chemoautotrophs also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在能够光合作用的原核生物中，碳固定的机制更加多样。对它们而言，二氧化碳可以通过Calvin– Benson循环、反向三羧酸循环&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hügler M, Wirsen CO, Fuchs G, Taylor CD, Sievert SM | title = Evidence for autotrophic CO2 fixation via the reductive tricarboxylic acid cycle by members of the epsilon subdivision of proteobacteria | journal = Journal of Bacteriology | volume = 187 | issue = 9 | pages = 3020–7 | date = May 2005 | pmid = 15838028 | pmc = 1082812 | doi = 10.1128/JB.187.9.3020-3027.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;或乙酰辅酶A的羧化作用得到固定。原核化能自养生物也通过Calvin– Benson环固定CO &amp;lt; sub &amp;gt; 2 &amp;lt;/sub &amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Strauss G, Fuchs G | title = Enzymes of a novel autotrophic CO2 fixation pathway in the phototrophic bacterium Chloroflexus aurantiacus, the 3-hydroxypropionate cycle | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 215 | issue = 3 | pages = 633–43 | date = August 1993 | pmid = 8354269 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1993.tb18074.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，但它们利用无机化合物的能量来驱动反应&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Shively JM, van Keulen G, Meijer WG | title = Something from almost nothing: carbon dioxide fixation in chemoautotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 52 | issue =  | pages = 191–230 | year = 1998 | pmid = 9891798 | doi = 10.1146/annurev.micro.52.1.191 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===碳水化合物和聚糖 ===&lt;br /&gt;
{{further|Gluconeogenesis|Glyoxylate cycle|Glycogenesis|Glycosylation}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：糖异生，乙醛酸循环，糖异生和糖基化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into [[monosaccharide]]s such as [[glucose]] and then used to assemble [[polysaccharide]]s such as [[starch]]. The generation of [[glucose]] from compounds like [[pyruvate]], [[lactic acid|lactate]], [[glycerol]], [[glycerate 3-phosphate]] and [[amino acid]]s is called [[gluconeogenesis]]. Gluconeogenesis converts pyruvate to [[glucose-6-phosphate]] through a series of intermediates, many of which are shared with [[glycolysis]]. However, this pathway is not simply [[glycolysis]] run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a [[futile cycle]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into monosaccharides such as glucose and then used to assemble polysaccharides such as starch. The generation of glucose from compounds like pyruvate, lactate, glycerol, glycerate 3-phosphate and amino acids is called gluconeogenesis. Gluconeogenesis converts pyruvate to glucose-6-phosphate through a series of intermediates, many of which are shared with glycolysis.However, this pathway is not simply glycolysis run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a futile cycle.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在碳水化合物合成代谢过程中，简单的有机酸可转化为葡萄糖等单糖，再用于合成淀粉等多糖。由丙酮酸、乳酸、甘油、3-磷酸甘油酸和氨基酸等化合物生成葡萄糖称为葡萄糖异生。糖异生作用通过一系列中间产物将丙酮酸转化为葡萄糖-6-磷酸，其中许多中间产物与糖酵解过程相同&amp;lt;ref name=Bouche/&amp;gt;。然而，这一途径并不是简单的糖酵解逆向运行，因为有几个步骤是由非糖酵解酶催化的。这很重要，因为它使得葡萄糖的形成和分解可以分别被调节，而且防止了两条途径在无效循环中同时运行&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Boiteux A, Hess B | title = Design of glycolysis | journal = Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences | volume = 293 | issue = 1063 | pages = 5–22 | date = June 1981 | pmid = 6115423 | doi = 10.1098/rstb.1981.0056 | doi-access = free | bibcode = 1981RSPTB.293....5B }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pilkis SJ, el-Maghrabi MR, Claus TH | title = Fructose-2,6-bisphosphate in control of hepatic gluconeogenesis. From metabolites to molecular genetics | journal = Diabetes Care | volume = 13 | issue = 6 | pages = 582–99 | date = June 1990 | pmid = 2162755 | doi = 10.2337/diacare.13.6.582 | s2cid = 44741368 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in [[vertebrate]]s such as humans the [[fatty acid]]s in these stores cannot be converted to glucose through [[gluconeogenesis]] as these organisms cannot convert acetyl-CoA into [[pyruvate]]; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery. As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce [[Ketone body|ketone bodies]] from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids.In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the [[glyoxylate cycle]], which bypasses the [[decarboxylation]] step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to [[oxaloacetate]], where it can be used for the production of glucose. Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in vertebrates such as humans the fatty acids in these stores cannot be converted to glucose through gluconeogenesis as these organisms cannot convert acetyl-CoA into pyruvate; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery. As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce ketone bodies from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids. In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the glyoxylate cycle, which bypasses the decarboxylation step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to oxaloacetate, where it can be used for the production of glucose. Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood. &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然脂肪是储存能量的一种常见方式，但在脊椎动物(如人类)体内储存的脂肪酸不能通过葡萄糖异生作用转化为葡萄糖，因为这些生物不能将乙酰辅酶A转化为丙酮酸;植物有必要的酶催化机制，而动物没有&amp;lt;ref name=Ensign&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ensign SA | title = Revisiting the glyoxylate cycle: alternate pathways for microbial acetate assimilation | journal = Molecular Microbiology | volume = 61 | issue = 2 | pages = 274–6 | date = July 2006 | pmid = 16856935 | doi = 10.1111/j.1365-2958.2006.05247.x | s2cid = 39986630 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。因此，在长期饥饿后，脊椎动物需要从脂肪酸中产生酮体，以取代大脑等不能代谢脂肪酸的组织中的葡萄糖。在其他生物体如植物和细菌中，这个代谢问题是靠乙醛酸循环来解决的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Finn PF, Dice JF | title = Proteolytic and lipolytic responses to starvation | journal = Nutrition | volume = 22 | issue = 7–8 | pages = 830–44 | year = 2006 | pmid = 16815497 | doi = 10.1016/j.nut.2006.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。乙醛酸循环绕过三羧酸循环中的脱羧步骤，并将乙酰辅酶a转化为草酰乙酸，在那里它可以用来生产葡萄糖。除了脂肪&amp;lt;ref name=Ensign/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg HL, Krebs HA | title = Synthesis of cell constituents from C2-units by a modified tricarboxylic acid cycle | journal = Nature | volume = 179 | issue = 4568 | pages = 988–91 | date = May 1957 | pmid = 13430766 | doi = 10.1038/179988a0 | s2cid = 40858130 | bibcode = 1957Natur.179..988K }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，葡萄糖也作为一种能量资源储存在大多数组织中，一般会通过它的糖化来维持血液中的葡萄糖水平&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Evans|first1=Rhys D.|last2=Heather|first2=Lisa C. | name-list-style = vanc |date=June 2016|title=Metabolic pathways and abnormalities|journal=Surgery (Oxford)|volume=34|issue=6|pages=266–272|doi=10.1016/j.mpsur.2016.03.010|issn=0263-9319|url=https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:84c0a8e7-38e9-4de2-ba19-9f129a07987a}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and [[glycan]]s are made by the sequential addition of monosaccharides by [[glycosyltransferase]] from a reactive sugar-phosphate donor such as [[uridine diphosphate glucose]] (UDP-Glc) to an acceptor [[hydroxyl]] group on the growing polysaccharide. As any of the [[hydroxyl]] groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures. The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called [[oligosaccharyltransferase]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and glycans are made by the sequential addition of monosaccharides by glycosyltransferase from a reactive sugar-phosphate donor such as uridine diphosphate glucose (UDP-Glc) to an acceptor hydroxyl group on the growing polysaccharide. As any of the hydroxyl groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures. The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called oligosaccharyltransferases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
多糖和聚糖是在糖基转移酶作用下，将单糖从活性糖-磷酸盐供体（如尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-Glc)）依次加入到生长中的多糖的受体羟基上形成的。由于底物环上的任何羟基都可以作为受体，所以产生的多糖会有直链或支链结构&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Freeze|first1=Hudson H. | name-list-style = vanc | chapter =Glycosylation Precursors|date=2015|url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK453043/| title = Essentials of Glycobiology|editor-last=Varki|editor-first=Ajit|edition=3rd|place=Cold Spring Harbor (NY)|publisher=Cold Spring Harbor Laboratory Press|pmid=28876856|access-date=2020-07-08|last2=Hart|first2=Gerald W.|last3=Schnaar|first3=Ronald L.|doi=10.1101/glycobiology.3e.005 |doi-broken-date=1 November 2020 |editor2-last=Cummings|editor2-first=Richard D.|editor3-last=Esko|editor3-first=Jeffrey D.|editor4-last=Stanley|editor4-first=Pamela }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。产生的多糖本身具有结构或代谢功能，还可以通过低聚糖转移酶转移到脂质和蛋白质中&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Opdenakker G, Rudd PM, Ponting CP, Dwek RA | title = Concepts and principles of glycobiology | journal = FASEB Journal | volume = 7 | issue = 14 | pages = 1330–7 | date = November 1993 | pmid = 8224606 | doi = 10.1096/fasebj.7.14.8224606 | s2cid = 10388991 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = McConville MJ, Menon AK | title = Recent developments in the cell biology and biochemistry of glycosylphosphatidylinositol lipids (review) | journal = Molecular Membrane Biology | volume = 17 | issue = 1 | pages = 1–16 | year = 2000 | pmid = 10824734 | doi = 10.1080/096876800294443 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===脂肪酸，类异戊二烯和固醇===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Fatty acid synthesis|Steroid metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：脂肪酸合成和类固醇代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Sterol synthesis.svg|thumb|right|upright=1.6|具有中间体[[异戊烯基焦磷酸酯]]（IPP），[[二甲基烯丙基焦磷酸酯]]（DMAPP），[[香叶基焦磷酸酯]]（GPP）和[[角鲨烯的类固醇]]合成途径的简化版本。为了清晰起见，省略了一些中间步骤。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by [[fatty acid synthase]]s that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, [[dehydration reaction|dehydrate]] it to an [[alkene]] group and then reduce it again to an [[alkane]] group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein, while in plant [[plastid]]s and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by fatty acid synthases that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, dehydrate it to an alkene group and then reduce it again to an alkane group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein, while in plant plastids and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸是由脂肪酸合成酶聚合并还原乙酰辅酶A单元制成的。脂肪酸中的酰基链通过一些反应的循环得以延伸，这些反应包括:添加酰基，将其还原为醇，脱水成烯烃基团，然后再还原为烷烃基团。脂肪酸生物合成的酶可以分为两类：在动物和真菌中，所有脂肪酸合成酶的反应都是由单一的多功能I型蛋白来完成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Chirala SS, Wakil SJ | title = Structure and function of animal fatty acid synthase | journal = Lipids | volume = 39 | issue = 11 | pages = 1045–53 | date = November 2004 | pmid = 15726818 | doi = 10.1007/s11745-004-1329-9 | s2cid = 4043407 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而在植物的质体和细菌中，则由单独的II型酶来完成每一步&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = White SW, Zheng J, Zhang YM | title = The structural biology of type II fatty acid biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 74 | issue =  | pages = 791–831 | year = 2005 | pmid = 15952903 | doi = 10.1146/annurev.biochem.74.082803.133524 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ohlrogge JB, Jaworski JG | title = Regulation of Fatty Acid Synthesis | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 48 | issue =  | pages = 109–136 | date = June 1997 | pmid = 15012259 | doi = 10.1146/annurev.arplant.48.1.109 | s2cid = 46348092 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Terpene]]s and [[terpenoid|isoprenoids]] are a large class of lipids that include the [[carotenoid]]s and form the largest class of plant [[natural product]]s. These compounds are made by the assembly and modification of [[isoprene]] units donated from the reactive precursors [[isopentenyl pyrophosphate]] and [[dimethylallyl pyrophosphate]]. These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the [[mevalonate pathway]] produces these compounds from acetyl-CoA, while in plants and bacteria the [[non-mevalonate pathway]] uses pyruvate and [[glyceraldehyde 3-phosphate]] as substrates. One important reaction that uses these activated isoprene donors is [[steroid biosynthesis|sterol biosynthesis]]. Here, the isoprene units are joined together to make [[squalene]] and then folded up and formed into a set of rings to make [[lanosterol]]. Lanosterol can then be converted into other sterol such as [[cholesterol]] and [[ergosterol]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Terpenes and isoprenoids are a large class of lipids that include the carotenoids and form the largest class of plant natural products. These compounds are made by the assembly and modification of isoprene units donated from the reactive precursors isopentenyl pyrophosphate and dimethylallyl pyrophosphate. These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the mevalonate pathway produces these compounds from acetyl-CoA, while in plants and bacteria the non-mevalonate pathway uses pyruvate and glyceraldehyde 3-phosphate as substrates. One important reaction that uses these activated isoprene donors is sterol biosynthesis. Here, the isoprene units are joined together to make squalene and then folded up and formed into a set of rings to make lanosterol. Lanosterol can then be converted into other sterol such as cholesterol and ergosterol.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
萜烯和异戊二烯是一大类脂类，包括类胡萝卜素，也是最大的一类植物天然产品&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dubey VS, Bhalla R, Luthra R | title = An overview of the non-mevalonate pathway for terpenoid biosynthesis in plants | journal = Journal of Biosciences | volume = 28 | issue = 5 | pages = 637–46 | date = September 2003 | pmid = 14517367 | doi = 10.1007/BF02703339 | url = http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | url-status = dead | s2cid = 27523830 | archive-url = https://web.archive.org/web/20070415213325/http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | df =  | archive-date = 15 April 2007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些化合物是由反应性前体焦磷酸异戊烯酯和焦磷酸二甲基烯丙基酯所提供的异戊二烯单元组装和改性而成。这些前体可以靠不同的途径制造&amp;lt;ref name=Kuzuyama&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kuzuyama T, Seto H | title = Diversity of the biosynthesis of the isoprene units | journal = Natural Product Reports | volume = 20 | issue = 2 | pages = 171–83 | date = April 2003 | pmid = 12735695 | doi = 10.1039/b109860h }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在动物和古生物中，甲戊二酸途径从乙酰辅酶A产生这些化合物&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Grochowski LL, Xu H, White RH | title = Methanocaldococcus jannaschii uses a modified mevalonate pathway for biosynthesis of isopentenyl diphosphate | journal = Journal of Bacteriology | volume = 188 | issue = 9 | pages = 3192–8 | date = May 2006 | pmid = 16621811 | pmc = 1447442 | doi = 10.1128/JB.188.9.3192-3198.2006 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而在植物和细菌中，非甲戊二酸途径使用丙酮酸和甘油醛3-磷酸作为底物。使用这些活化的异戊二烯供体的一个重要反应是固醇的生物合成&amp;lt;ref name=Kuzuyama/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lichtenthaler HK | title = The 1-Deoxy-D-Xylulose-5-Phosphate Pathway of Isoprenoid Biosynthesis in Plants | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 50 | issue =  | pages = 47–65 | date = June 1999 | pmid = 15012203 | doi = 10.1146/annurev.arplant.50.1.47 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在该反应中，异戊二烯单元连接在一起，制成角鲨烯，然后折叠起来形成一组环，制成羊毛固醇&amp;lt;ref name=Schroepfer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schroepfer GJ | title = Sterol biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 50 | issue =  | pages = 585–621 | year = 1981 | pmid = 7023367 | doi = 10.1146/annurev.bi.50.070181.003101 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。羊毛固醇随后可转化为其他固醇，如胆固醇和麦角固醇&amp;lt;ref name=Schroepfer/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lees ND, Skaggs B, Kirsch DR, Bard M | title = Cloning of the late genes in the ergosterol biosynthetic pathway of Saccharomyces cerevisiae--a review | journal = Lipids | volume = 30 | issue = 3 | pages = 221–6 | date = March 1995 | pmid = 7791529 | doi = 10.1007/BF02537824 | s2cid = 4019443 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===蛋白质类 ===&lt;br /&gt;
{{further|Protein biosynthesis|Amino acid synthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质生物合成和氨基酸合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine [[essential amino acid]]s must be obtained from food. Some simple [[parasite]]s, such as the bacteria ''[[Mycoplasma pneumoniae]]'', lack all amino acid synthesis and take their amino acids directly from their hosts. All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by [[glutamate]] and [[glutamine]]. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then [[Transaminase|transaminated]] to form an amino acid.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine essential amino acids must be obtained from food. All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by glutamate and glutamine. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then transaminated to form an amino acid.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体合成这20种常见氨基酸的能力各不相同。大多数细菌和植物都能合成这20种氨基酸，但哺乳动物只能合成11种非必需氨基酸，因此必须从食物中获得9种必需氨基酸&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;。所有的氨基酸都是由糖酵解、三羧酸循环或磷酸戊糖途径的中间产物合成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Himmelreich R, Hilbert H, Plagens H, Pirkl E, Li BC, Herrmann R | title = Complete sequence analysis of the genome of the bacterium Mycoplasma pneumoniae | journal = Nucleic Acids Research | volume = 24 | issue = 22 | pages = 4420–49 | date = November 1996 | pmid = 8948633 | pmc = 146264 | doi = 10.1093/nar/24.22.4420 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。氮由谷氨酸和谷氨酰胺提供。非关键氨基酸的合成取决于适当的α-酮酸的形成，它可以转氨基形成氨基酸&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1 = Guyton |first1 = Arthur C. | first2 = John E. | last2 = Hall | name-list-style = vanc |title=Textbook of Medical Physiology |url=https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu |url-access=limited |publisher=Elsevier |year=2006 |location=Philadelphia |pages=[https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu/page/n889 855]–6 |isbn=978-0-7216-0240-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of [[peptide bond]]s. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its [[primary structure]]. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a [[transfer RNA]] molecule through an [[ester]] bond. This [[aminoacyl-tRNA]] precursor is produced in an [[Adenosine triphosphate|ATP]]-dependent reaction carried out by an [[aminoacyl tRNA synthetase]] This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the [[ribosome]], which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a [[messenger RNA]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of peptide bonds. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its primary structure. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a transfer RNA molecule through an ester bond. This aminoacyl-tRNA precursor is produced in an ATP-dependent reaction carried out by an aminoacyl tRNA synthetase. This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the ribosome, which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a messenger RNA.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸通过肽键链连接成蛋白质。每种不同的蛋白质都有一个独特的氨基酸残基序列：这就是它的主要结构。就像字母表的字母可以组合成无穷无尽的各种单词一样，氨基酸也能以不同的序列连接起来，形成种类繁多的蛋白质。蛋白质是由氨基酸制成的，这些氨基酸通过酯键附着在转运RNA(tRNA)分子上而被激活。氨基酰tRNA前体是在靠氨基酰tRNA合成酶进行的ATP依赖性反应中产生的.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ibba M, Söll D | title = The renaissance of aminoacyl-tRNA synthesis | journal = EMBO Reports | volume = 2 | issue = 5 | pages = 382–7 | date = May 2001 | pmid = 11375928 | pmc = 1083889 | doi = 10.1093/embo-reports/kve095 | url = http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid={A158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0} | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20110501181419/http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid=%7BA158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0%7D | df =  | archive-date = 1 May 2011 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然后，这种氨基酰tRNA成为核糖体的底物，核糖体利用信使RNA中的序列信息将氨基酸连接到伸长的蛋白质链上&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lengyel P, Söll D | title = Mechanism of protein biosynthesis | journal = Bacteriological Reviews | volume = 33 | issue = 2 | pages = 264–301 | date = June 1969 | pmid = 4896351 | pmc = 378322 | doi = 10.1128/MMBR.33.2.264-301.1969 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===核苷酸的合成和补救途径 ===&lt;br /&gt;
{{further|Nucleotide salvage|Pyrimidine biosynthesis|Purine#Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：核苷酸补救途径，嘧啶的生物合成和嘌呤§代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and [[formic acid]] in pathways that require large amounts of metabolic energy. Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides. [[Purine]]s are synthesized as [[nucleoside]]s (bases attached to [[ribose]]). Both [[adenine]] and [[guanine]] are made from the precursor nucleoside [[inosine]] monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids [[glycine]], [[glutamine]], and [[aspartic acid]], as well as [[formate]] transferred from the [[coenzyme]] [[folic acid|tetrahydrofolate]]. [[Pyrimidine]]s, on the other hand, are synthesized from the base [[Pyrimidinecarboxylic acid|orotate]], which is formed from glutamine and aspartate.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and formic acid in pathways that require large amounts of metabolic energy. Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides. Purines are synthesized as nucleosides (bases attached to ribose). Both adenine and guanine are made from the precursor nucleoside inosine monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids glycine, glutamine, and aspartic acid, as well as formate transferred from the coenzyme tetrahydrofolate. Pyrimidines, on the other hand, are synthesized from the base orotate, which is formed from glutamine and aspartate.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸由氨基酸、二氧化碳和甲酸在需要大量代谢能量的途径中生成&amp;lt;ref name=Rudolph&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rudolph FB | title = The biochemistry and physiology of nucleotides | journal = The Journal of Nutrition | volume = 124 | issue = 1 Suppl | pages = 124S–127S | date = January 1994 | pmid = 8283301 | doi = 10.1093/jn/124.suppl_1.124S }} {{cite journal | vauthors = Zrenner R, Stitt M, Sonnewald U, Boldt R | title = Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants | journal = Annual Review of Plant Biology | volume = 57 | issue =  | pages = 805–36 | year = 2006 | pmid = 16669783 | doi = 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。因此，大多数生物体都有有效的系统来挽救预先形成的核苷酸&amp;lt;ref name=Rudolph/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Stasolla C, Katahira R, Thorpe TA, Ashihara H | title = Purine and pyrimidine nucleotide metabolism in higher plants | journal = Journal of Plant Physiology | volume = 160 | issue = 11 | pages = 1271–95 | date = November 2003 | pmid = 14658380 | doi = 10.1078/0176-1617-01169 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。嘌呤以核苷的形式合成(碱基附着在核糖上)。腺嘌呤和鸟嘌呤都是由一磷酸核苷肌苷前体合成的&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid 22531138&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies O, Mendes P, Smallbone K, Malys N | title = Characterisation of multiple substrate-specific (d)ITP/(d)XTPase and modelling of deaminated purine nucleotide metabolism | journal = BMB Reports | volume = 45 | issue = 4 | pages = 259–64 | date = April 2012 | pmid = 22531138 | doi = 10.5483/BMBRep.2012.45.4.259 | url = http://wrap.warwick.ac.uk/49510/1/WRAP_Malys_%5B45-4%5D1204261917_%28259-264%29BMB_11-169.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而前体是由甘氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸的原子合成的，从辅酶四氢叶酸转移来的甲酸酯也是如此。另一方面，嘧啶是由磷酸基合成的，而磷酸基是由谷氨酰胺和天门冬氨酸形成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith JL | title = Enzymes of nucleotide synthesis | journal = Current Opinion in Structural Biology | volume = 5 | issue = 6 | pages = 752–7 | date = December 1995 | pmid = 8749362 | doi = 10.1016/0959-440X(95)80007-7 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==异种生物学和氧化还原代谢 ==&lt;br /&gt;
{{further|Xenobiotic metabolism|Drug metabolism|Alcohol metabolism|Antioxidant}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：异生物质代谢，药物代谢，酒精代谢和抗氧化剂&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called [[xenobiotic]]s. Xenobiotics such as [[drug|synthetic drugs]], [[poison|natural poisons]] and [[antibiotic]]s are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include [[cytochrome P450|cytochrome P450 oxidases]], [[Glucuronosyltransferase|UDP-glucuronosyltransferases]], and [[glutathione S-transferase|glutathione ''S''-transferases]]. This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In [[ecology]], these reactions are particularly important in microbial [[biodegradation]] of pollutants and the [[bioremediation]] of contaminated land and oil spills. Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even [[persistent organic pollutant]]s such as [[organochloride]] compounds.&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called xenobiotics. Xenobiotics such as synthetic drugs, natural poisons and antibiotics are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include cytochrome P450 oxidases, UDP-glucuronosyltransferases, and glutathione S-transferases. This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In ecology, these reactions are particularly important in microbial biodegradation of pollutants and the bioremediation of contaminated land and oil spills. Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even persistent organic pollutants such as organochloride compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的生物都不断地接触到它们不能进食的化合物，如果它们在细胞中积累这些化合物就会被伤害，因为它们没有新陈代谢功能。这些具有潜在破坏性的化合物被称为异生物质&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Testa B, Krämer SD | title = The biochemistry of drug metabolism--an introduction: part 1. Principles and overview | journal = Chemistry &amp;amp; Biodiversity | volume = 3 | issue = 10 | pages = 1053–101 | date = October 2006 | pmid = 17193224 | doi = 10.1002/cbdv.200690111 | s2cid = 28872968 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。合成药物、天然毒物和抗生素等异生物质是通过一系列异生物质代谢酶来解毒的。在人体中，这些酶包括细胞色素 P450氧化酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Danielson PB | title = The cytochrome P450 superfamily: biochemistry, evolution and drug metabolism in humans | journal = Current Drug Metabolism | volume = 3 | issue = 6 | pages = 561–97 | date = December 2002 | pmid = 12369887 | doi = 10.2174/1389200023337054 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;、UDP-葡萄糖醛酸转移酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = King CD, Rios GR, Green MD, Tephly TR | title = UDP-glucuronosyltransferases | journal = Current Drug Metabolism | volume = 1 | issue = 2 | pages = 143–61 | date = September 2000 | pmid = 11465080 | doi = 10.2174/1389200003339171 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;和谷胱甘肽 s- 转移酶。这套酶系统的作用分为三个阶段&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sheehan D, Meade G, Foley VM, Dowd CA | title = Structure, function and evolution of glutathione transferases: implications for classification of non-mammalian members of an ancient enzyme superfamily | journal = The Biochemical Journal | volume = 360 | issue = Pt 1 | pages = 1–16 | date = November 2001 | pmid = 11695986 | pmc = 1222196 | doi = 10.1042/0264-6021:3600001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，首先氧化异生物质(第一阶段) ，然后将水溶性基团共轭到分子上(第二阶段)。经过降解的水溶性异生物质随后会从细胞中泵出，对多细胞生物来说，还会在排出之前进一步代谢(第三阶段)。在生态学中，这些反应在微生物对污染物的生物降解以及污染土地和溢油的生物修复中尤为重要&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Galvão TC, Mohn WW, de Lorenzo V | title = Exploring the microbial biodegradation and biotransformation gene pool | journal = Trends in Biotechnology | volume = 23 | issue = 10 | pages = 497–506 | date = October 2005 | pmid = 16125262 | doi = 10.1016/j.tibtech.2005.08.002 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些微生物反应中有许多是与多细胞生物相同的，但是由于微生物种类的惊人多样性，这些微生物能够处理比多细胞生物更广泛的异生物质，甚至能够降解有机氯化合物等持久性有机污染物&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Janssen DB, Dinkla IJ, Poelarends GJ, Terpstra P | title = Bacterial degradation of xenobiotic compounds: evolution and distribution of novel enzyme activities | journal = Environmental Microbiology | volume = 7 | issue = 12 | pages = 1868–82 | date = December 2005 | pmid = 16309386 | doi = 10.1111/j.1462-2920.2005.00966.x | url = https://pure.rug.nl/ws/files/3623678/2005EnvironMicrobiolJanssen.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for [[aerobic organism]]s is [[oxidative stress]]. Here, processes including [[oxidative phosphorylation]] and the formation of [[disulfide bond]]s during [[protein folding]] produce [[reactive oxygen species]] such as [[hydrogen peroxide]]. These damaging oxidants are removed by [[antioxidant]] metabolites such as [[glutathione]] and enzymes such as [[catalase]]s and [[peroxidase]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for aerobic organisms is oxidative stress. Here, processes including oxidative phosphorylation and the formation of disulfide bonds during protein folding produce reactive oxygen species such as hydrogen peroxide. These damaging oxidants are removed by antioxidant metabolites such as glutathione and enzymes such as catalases and peroxidases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于好氧生物来说，一个相关的问题是氧化应激&amp;lt;ref name=Davies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies KJ | title = Oxidative stress: the paradox of aerobic life | journal = Biochemical Society Symposium | volume = 61 | issue =  | pages = 1–31 | year = 1995 | pmid = 8660387 | doi = 10.1042/bss0610001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这个过程包括氧化磷酸化和蛋白质折叠时二硫键的形成，它产生了活性氧类（如过氧化氢）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tu BP, Weissman JS | title = Oxidative protein folding in eukaryotes: mechanisms and consequences | journal = The Journal of Cell Biology | volume = 164 | issue = 3 | pages = 341–6 | date = February 2004 | pmid = 14757749 | pmc = 2172237 | doi = 10.1083/jcb.200311055 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些破坏性的氧化剂被抗氧化代谢物（如谷胱甘肽和酶）和酶（如过氧化氢酶和过氧化物酶）去除&amp;lt;ref name=Sies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sies H | title = Oxidative stress: oxidants and antioxidants | journal = Experimental Physiology | volume = 82 | issue = 2 | pages = 291–5 | date = March 1997 | pmid = 9129943 | doi = 10.1113/expphysiol.1997.sp004024 | s2cid = 20240552 | url = http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | access-date = 9 March 2007 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20090325001126/http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | archive-date = 25 March 2009 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Vertuani&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vertuani S, Angusti A, Manfredini S | title = The antioxidants and pro-antioxidants network: an overview | journal = Current Pharmaceutical Design | volume = 10 | issue = 14 | pages = 1677–94 | year = 2004 | pmid = 15134565 | doi = 10.2174/1381612043384655 | s2cid = 43713549 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==生命有机体的热力学 ==&lt;br /&gt;
{{further|Biological thermodynamics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物热力学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the [[laws of thermodynamics]], which describe the transfer of heat and [[work (thermodynamics)|work]]. The [[second law of thermodynamics]] states that in any [[closed system]], the amount of [[entropy]] (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are [[open system (systems theory)|open systems]] that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in [[Thermodynamic equilibrium|equilibrium]], but instead are [[dissipative system]]s that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments. The metabolism of a cell achieves this by coupling the [[spontaneous process]]es of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In [[non-equilibrium thermodynamics|thermodynamic]] terms, metabolism maintains order by creating disorder.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the laws of thermodynamics, which describe the transfer of heat and work. The second law of thermodynamics states that in any closed system, the amount of entropy (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are open systems that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in equilibrium, but instead are dissipative systems that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments. The metabolism of a cell achieves this by coupling the spontaneous processes of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In thermodynamic terms, metabolism maintains order by creating disorder.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生命有机体一定会遵守热力学定律，该定律描述了热量和功的传递。热力学第二定律指出，在任何封闭系统中，熵的总量（混乱度）不会减少。尽管生物体惊人的复杂性似乎与这一定律相矛盾，但生命是可能的，因为它们是与环境交换物质和能量的开放系统。也就是说，生命系统并不处于平衡状态，而是耗散系统，它通过大量增加环境熵来维持其高度复杂的状态&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = von Stockar U, Liu J | title = Does microbial life always feed on negative entropy? Thermodynamic analysis of microbial growth | journal = Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics | volume = 1412 | issue = 3 | pages = 191–211 | date = August 1999 | pmid = 10482783 | doi = 10.1016/S0005-2728(99)00065-1 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。细胞的新陈代谢通过将分解代谢的自发过程和合成代谢的非自发过程进行耦合来实现这一点。从热力学的角度来看，新陈代谢通过制造混乱来维持秩序&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Demirel Y, Sandler SI | title = Thermodynamics and bioenergetics | journal = Biophysical Chemistry | volume = 97 | issue = 2–3 | pages = 87–111 | date = June 2002 | pmid = 12050002 | doi = 10.1016/S0301-4622(02)00069-8 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1006&amp;amp;context=chemengthermalmech }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==调控 ==&lt;br /&gt;
{{further|Metabolic pathway|Metabolic control analysis|Hormone|Regulatory enzymes|Cell signaling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：代谢途径，代谢控制分析，激素，调节酶和细胞信号转导&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely [[Control theory|regulated]] to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called [[homeostasis]]. Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments. Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the ''regulation'' of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the ''control'' exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the [[flux]] through the pathway). For example, an enzyme may show large changes in activity (''i.e.'' it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely regulated to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called homeostasis. Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments. Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the regulation of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the control exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the flux through the pathway). For example, an enzyme may show large changes in activity (i.e. it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
由于大多数生物体的环境是不断变化的，因此它们必须对新陈代谢的反应进行精细的调节，以维持细胞内一系列恒定的条件，这种条件称为稳态&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Albert R | title = Scale-free networks in cell biology | journal = Journal of Cell Science | volume = 118 | issue = Pt 21 | pages = 4947–57 | date = November 2005 | pmid = 16254242 | doi = 10.1242/jcs.02714 | arxiv = q-bio/0510054 | s2cid = 3001195 | bibcode = 2005q.bio....10054A }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brand MD | title = Regulation analysis of energy metabolism | journal = The Journal of Experimental Biology | volume = 200 | issue = Pt 2 | pages = 193–202 | date = January 1997 | pmid = 9050227 | url = http://jeb.biologists.org/cgi/reprint/200/2/193 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。代谢调节也使生物体能够对信号作出反应，并与环境积极互动。有两个密切相关的概念对于理解“代谢途径是如何被控制的”十分重要&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Soyer OS, Salathé M, Bonhoeffer S | title = Signal transduction networks: topology, response and biochemical processes | journal = Journal of Theoretical Biology | volume = 238 | issue = 2 | pages = 416–25 | date = January 2006 | pmid = 16045939 | doi = 10.1016/j.jtbi.2005.05.030 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。首先，途径中酶的调节是指其活性如何响应信号从而增加和减少。其次，这种酶所施加的控制是指它的活性变化对通路的总体速率（通过通路的通量）的影响&amp;lt;ref name=Salter&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Salter M, Knowles RG, Pogson CI | title = Metabolic control | journal = Essays in Biochemistry | volume = 28 | issue =  | pages = 1–12 | year = 1994 | pmid = 7925313 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。例如，一种酶可能表现出很大的活性变化(即它是高度受控的)，但如果这些变化对某一代谢途径的通量影响不大，那么这种酶就不参与该途径的控制&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Westerhoff HV, Groen AK, Wanders RJ | title = Modern theories of metabolic control and their applications (review) | journal = Bioscience Reports | volume = 4 | issue = 1 | pages = 1–22 | date = January 1984 | pmid = 6365197 | doi = 10.1007/BF01120819 | s2cid = 27791605 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Insulin glucose metabolism ZP.svg|thumb|right|upright=1.35|胰岛素对葡萄糖摄取和代谢的影响。胰岛素与其受体（1）结合，继而启动许多蛋白质激活级联反应（2）。其中包括：Glut-4转运蛋白向[[质膜]]的转运和葡萄糖的流入（3），[[糖原]]合成（4），[[糖酵解]]（5）和[[脂肪酸]]合成（6）。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the [[flux]] through the pathway to compensate. This type of regulation often involves [[allosteric regulation]] of the activities of multiple enzymes in the pathway. Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as [[hormone]]s and [[growth factor]]s and are detected by specific [[receptor (biochemistry)|receptors]] on the cell surface. These signals are then transmitted inside the cell by [[second messenger system]]s that often involved the [[phosphorylation]] of proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the flux through the pathway to compensate. Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as hormones and growth factors and are detected by specific receptors on the cell surface. These signals are then transmitted inside the cell by second messenger systems that often involved the phosphorylation of proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢调节有多个层次。在内在调节中，代谢途径自我调节，以应对底物或产物数量的变化；例如，产物数量的减少可以增加通过该途径的通量以进行补偿&amp;lt;ref name=Salter/&amp;gt;。外在控制是指多细胞生物体中的一个细胞根据来自其他细胞的信号改变其代谢&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fell DA, Thomas S | title = Physiological control of metabolic flux: the requirement for multisite modulation | journal = The Biochemical Journal | volume = 311 ( Pt 1) | issue = Pt 1 | pages = 35–9 | date = October 1995 | pmid = 7575476 | pmc = 1136115 | doi = 10.1042/bj3110035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些信号通常以水溶性信使的形式出现（如激素和生长因子）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hendrickson WA | title = Transduction of biochemical signals across cell membranes | journal = Quarterly Reviews of Biophysics | volume = 38 | issue = 4 | pages = 321–30 | date = November 2005 | pmid = 16600054 | doi = 10.1017/S0033583506004136 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，并被细胞表面的特定受体检测到。然后，这些信号通过第二信使系统在细胞内传递，该系统通常涉及蛋白质的磷酸化&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cohen P | title = The regulation of protein function by multisite phosphorylation--a 25 year update | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 25 | issue = 12 | pages = 596–601 | date = December 2000 | pmid = 11116185 | doi = 10.1016/S0968-0004(00)01712-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone [[insulin]]. Insulin is produced in response to rises in [[blood sugar|blood glucose levels]]. Binding of the hormone to [[insulin receptor]]s on cells then activates a cascade of [[protein kinase]]s that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and [[glycogen]]. The metabolism of glycogen is controlled by activity of [[phosphorylase]], the enzyme that breaks down glycogen, and [[glycogen synthase]], the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating [[phosphatase|protein phosphatases]] and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone insulin. Insulin is produced in response to rises in blood glucose levels. Binding of the hormone to insulin receptors on cells then activates a cascade of protein kinases that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and glycogen. The metabolism of glycogen is controlled by activity of phosphorylase, the enzyme that breaks down glycogen, and glycogen synthase, the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating protein phosphatases and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一个非常好理解的外在控制的例子是激素胰岛素对葡萄糖代谢的调节&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lienhard GE, Slot JW, James DE, Mueckler MM | title = How cells absorb glucose | journal = Scientific American | volume = 266 | issue = 1 | pages = 86–91 | date = January 1992 | pmid = 1734513 | doi = 10.1038/scientificamerican0192-86 | bibcode = 1992SciAm.266a..86L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。胰岛素是在血糖升高时产生的。胰岛素与细胞上的胰岛素受体结合，然后激活一连串的蛋白激酶，使细胞吸收葡萄糖，并将其转化为储存分子（如脂肪酸和糖原）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Roach PJ | title = Glycogen and its metabolism | journal = Current Molecular Medicine | volume = 2 | issue = 2 | pages = 101–20 | date = March 2002 | pmid = 11949930 | doi = 10.2174/1566524024605761 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。糖原的新陈代谢受到分解糖原的磷酸化酶和制造糖原的糖原合成酶的活性控制。这些酶的调节方式是相互的，磷酸化作用抑制糖原合成酶，但激活磷酸化酶。胰岛素通过激活蛋白磷酸酶使这些酶的磷酸化程度降低，从而触发糖原合成&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Newgard CB, Brady MJ, O'Doherty RM, Saltiel AR | title = Organizing glucose disposal: emerging roles of the glycogen targeting subunits of protein phosphatase-1 | journal = Diabetes | volume = 49 | issue = 12 | pages = 1967–77 | date = December 2000 | pmid = 11117996 | doi = 10.2337/diabetes.49.12.1967 | url = http://diabetes.diabetesjournals.org/cgi/reprint/49/12/1967.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==演化 ==&lt;br /&gt;
{{further|Molecular evolution|Phylogenetics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：分子进化与系统发育&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Tree of life int.svg|thumb|right|upright=1.8|[[演化树显示了来自全部三个生命领域的生物体的共同祖先。[[细菌]]呈蓝色，[[真核生物]]呈红色，[[古菌]]呈绿色。树木周围显示了一些门的相对位置。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Evolutionary tree showing the common ancestry of organisms from all three domains of life. Bacteria are colored blue, eukaryotes red, and archaea green. Relative positions of some of the phyla included are shown around the tree.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all [[Three-domain system|three domains]] of living things and were present in the [[last universal common ancestor]]. This universal ancestral cell was [[prokaryote|prokaryotic]] and probably a [[methanogen]] that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism. The retention of these ancient pathways during later [[evolution]] may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps. The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of [[purine]] nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient [[RNA world hypothesis|RNA world]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all three domains of living things and were present in the last universal common ancestor.This universal ancestral cell was prokaryotic and probably a methanogen that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism.The retention of these ancient pathways during later evolution may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps.The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of purine nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient RNA world.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
上述代谢的主要途径，如糖酵解和柠檬酸循环，存在于生物的全部三个领域中，并存在于最后的普遍共同祖先中。这种普遍的祖先细胞是原核生物&amp;lt;ref name=SmithE/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Romano AH, Conway T | title = Evolution of carbohydrate metabolic pathways | journal = Research in Microbiology | volume = 147 | issue = 6–7 | pages = 448–55 | year = 1996 | pmid = 9084754 | doi = 10.1016/0923-2508(96)83998-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，也许是一种具有广泛的氨基酸、核苷酸、碳水化合物和脂质代谢的产烷菌&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |author=Koch A |title=How did bacteria come to be? |journal=Adv Microb Physiol |volume=40 |pages=353–99 |year=1998 |pmid=9889982 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60135-6 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027740-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ouzounis C, Kyrpides N | title = The emergence of major cellular processes in evolution | journal = FEBS Letters | volume = 390 | issue = 2 | pages = 119–23 | date = July 1996 | pmid = 8706840 | doi = 10.1016/0014-5793(96)00631-X | s2cid = 39128865 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在后来的进化过程中，这些古老的途径之所以得以保留，可能是因为这些反应为它们特定的代谢问题提供了最佳解决方案，这些途径（如糖酵解和三羧酸循环）以最少的步骤高效地产生它们的最终产物。最初的基于酶的代谢途径可能是嘌呤核苷酸代谢的一部分&amp;lt;ref name=Ebenhoh/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante/&amp;gt;，而之前的代谢途径是远古RNA界的一部分&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Caetano-Anollés G, Kim HS, Mittenthal JE | title = The origin of modern metabolic networks inferred from phylogenomic analysis of protein architecture | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 22 | pages = 9358–63 | date = May 2007 | pmid = 17517598 | pmc = 1890499 | doi = 10.1073/pnas.0701214104 | bibcode = 2007PNAS..104.9358C }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway. The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway. An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the [[MANET database]]). These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic. A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway. The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway. An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the MANET database) These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic. A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人们提出了许多模型来描述新代谢途径的演变机制。其中包括将新的酶顺序添加到一个短的祖传途径，整个途径的复制和分化，吸纳原有的酶或者把这些机制组装成新的反应途径。这些机制的相对重要性尚不清楚&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schmidt S, Sunyaev S, Bork P, Dandekar T | title = Metabolites: a helping hand for pathway evolution? | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 28 | issue = 6 | pages = 336–41 | date = June 2003 | pmid = 12826406 | doi = 10.1016/S0968-0004(03)00114-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，但基因组研究表明，一条途径中的酶很可能有共同的祖先，这意味着许多途径是逐步进化而来的，途径中预先存在的步骤创造出了新的功能。另一种模型来自于追踪代谢网络中蛋白质结构演化的研究&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Light S, Kraulis P | title = Network analysis of metabolic enzyme evolution in Escherichia coli | journal = BMC Bioinformatics | volume = 5 | pages = 15 | date = February 2004 | pmid = 15113413 | pmc = 394313 | doi = 10.1186/1471-2105-5-15 }} {{cite journal | vauthors = Alves R, Chaleil RA, Sternberg MJ | title = Evolution of enzymes in metabolism: a network perspective | journal = Journal of Molecular Biology | volume = 320 | issue = 4 | pages = 751–70 | date = July 2002 | pmid = 12095253 | doi = 10.1016/S0022-2836(02)00546-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，它指出酶被普遍利用，生物体借用酶在不同的代谢途径中执行相似的功能(在 MANET 数据库中显而易见)&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kim HS, Mittenthal JE, Caetano-Anollés G | title = MANET: tracing evolution of protein architecture in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 351 | date = July 2006 | pmid = 16854231 | pmc = 1559654 | doi = 10.1186/1471-2105-7-351 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些征用过程导致了进化酶的嵌合&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Teichmann SA, Rison SC, Thornton JM, Riley M, Gough J, Chothia C | title = Small-molecule metabolism: an enzyme mosaic | journal = Trends in Biotechnology | volume = 19 | issue = 12 | pages = 482–6 | date = December 2001 | pmid = 11711174 | doi = 10.1016/S0167-7799(01)01813-3 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。第三种可能性是，新陈代谢的某些部分可能作为“模块”存在，可以在不同的途径中重复使用，并对不同的分子执行类似的功能&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Spirin V, Gelfand MS, Mironov AA, Mirny LA | title = A metabolic network in the evolutionary context: multiscale structure and modularity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 103 | issue = 23 | pages = 8774–9 | date = June 2006 | pmid = 16731630 | pmc = 1482654 | doi = 10.1073/pnas.0510258103 | bibcode = 2006PNAS..103.8774S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some [[parasite]]s metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the [[host (biology)|host]]. Similar reduced metabolic capabilities are seen in [[endosymbiont|endosymbiotic]] organisms.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some parasites metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the host. Similar reduced metabolic capabilities are seen in endosymbiotic organisms.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
除了新的代谢途径的进化，演化也会导致代谢功能的丧失。例如，在某些寄生物中，一些并非生存必需的代谢过程丢失了，而预先形成的氨基酸、核苷酸和碳水化合物可能会从寄主那里被清除&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lawrence JG | title = Common themes in the genome strategies of pathogens | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 584–8 | date = December 2005 | pmid = 16188434 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.007 }} {{cite journal | vauthors = Wernegreen JJ | title = For better or worse: genomic consequences of intracellular mutualism and parasitism | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 572–83 | date = December 2005 | pmid = 16230003 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.013 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在内共生生物体中也可以看到类似的代谢能力下降&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pál C, Papp B, Lercher MJ, Csermely P, Oliver SG, Hurst LD | title = Chance and necessity in the evolution of minimal metabolic networks | journal = Nature | volume = 440 | issue = 7084 | pages = 667–70 | date = March 2006 | pmid = 16572170 | doi = 10.1038/nature04568 | s2cid = 4424895 | bibcode = 2006Natur.440..667P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==调查和操纵 ==&lt;br /&gt;
{{further|Protein methods|Proteomics|Metabolomics|Metabolic network modelling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质方法，蛋白质组学，代谢组学和代谢网络建模&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:A thaliana metabolic network.png|thumb|upright=1.35|right|[[拟南芥]][[三羧酸循环]]的[[代谢网络]]。[[酶]]和[[代谢物]]显示为红色方块，它们之间的相互作用显示为黑线。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a [[reductionism|reductionist]] approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of [[radioactive tracer]]s at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products. The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be [[protein purification|purified]] and their [[enzyme kinetics|kinetics]] and responses to [[enzyme inhibitor|inhibitors]] investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the [[metabolome]]. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways, but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a reductionist approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of radioactive tracers at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products. The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be purified and their kinetics and responses to inhibitors investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the metabolome. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways,  but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
传统上，新陈代谢的研究采用还原法，侧重于单一的新陈代谢途径。特别有价值的是在整个有机体、组织和细胞水平上使用放射性示踪剂，通过追踪携带放射性标记的中间物和产品来获知从前体到最终产品的路径&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rennie MJ | title = An introduction to the use of tracers in nutrition and metabolism | journal = The Proceedings of the Nutrition Society | volume = 58 | issue = 4 | pages = 935–44 | date = November 1999 | pmid = 10817161 | doi = 10.1017/S002966519900124X | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然后可以纯化催化这些化学反应的酶，并研究其动力学和对抑制剂的反应。一个并行的方法是识别细胞或组织中的小分子；这些分子的完整集合被称为代谢组。总的来说，这些研究可以很好地了解简单代谢途径的结构和功能，但当应用于更复杂的系统（如一个完整细胞的代谢时），这些研究是不够的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Phair RD | title = Development of kinetic models in the nonlinear world of molecular cell biology | journal = Metabolism | volume = 46 | issue = 12 | pages = 1489–95 | date = December 1997 | pmid = 9439549 | doi = 10.1016/S0026-0495(97)90154-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the [[metabolic network]]s in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes. However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more [[Holism|holistic]] mathematical models that may explain and predict their behavior. These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on [[gene expression]] from [[proteomics|proteomic]] and [[DNA microarray]] studies. Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research. These models are now used in [[Network theory|network analysis]], to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the metabolic networks in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes. However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more holistic mathematical models that may explain and predict their behavior. These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on gene expression from proteomic and DNA microarray studies. Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research. These models are now used in network analysis, to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细胞中包含数千种不同酶的代谢网络，这种复杂性概念可以在右图中看到，右图显示了43种蛋白质和40种代谢物之间的相互作用: 基因组序列提供了包含26.500个基因的列表&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sterck L, Rombauts S, Vandepoele K, Rouzé P, Van de Peer Y | title = How many genes are there in plants (... and why are they there)? | journal = Current Opinion in Plant Biology | volume = 10 | issue = 2 | pages = 199–203 | date = April 2007 | pmid = 17289424 | doi = 10.1016/j.pbi.2007.01.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然而，现在能够利用这些基因组数据来重建完整的生化反应网络，并产生更全面的数学模型来解释和预测它们的行为。这些模型在用于整合通过经典方法获得的途径和代谢物数据以及蛋白质组学和DNA微阵列研究的基因表达数据时特别强大&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Borodina I, Nielsen J | title = From genomes to in silico cells via metabolic networks | journal = Current Opinion in Biotechnology | volume = 16 | issue = 3 | pages = 350–5 | date = June 2005 | pmid = 15961036 | doi = 10.1016/j.copbio.2005.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。利用这些技术&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gianchandani EP, Brautigan DL, Papin JA | title = Systems analyses characterize integrated functions of biochemical networks | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 31 | issue = 5 | pages = 284–91 | date = May 2006 | pmid = 16616498 | doi = 10.1016/j.tibs.2006.03.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，目前已经产生了一个人类代谢的模型，这将指导未来的药物发现和生化研究。这些模型现在被用于网络分析&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Duarte NC, Becker SA, Jamshidi N, Thiele I, Mo ML, Vo TD, Srivas R, Palsson BØ | display-authors = 6 | title = Global reconstruction of the human metabolic network based on genomic and bibliomic data | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 6 | pages = 1777–82 | date = February 2007 | pmid = 17267599 | pmc = 1794290 | doi = 10.1073/pnas.0610772104 | bibcode = 2007PNAS..104.1777D }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，将人类疾病划分为具有共同蛋白质或代谢物的群体&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Goh KI, Cusick ME, Valle D, Childs B, Vidal M, Barabási AL | title = The human disease network | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 21 | pages = 8685–90 | date = May 2007 | pmid = 17502601 | pmc = 1885563 | doi = 10.1073/pnas.0701361104 | bibcode = 2007PNAS..104.8685G }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lee DS, Park J, Kay KA, Christakis NA, Oltvai ZN, Barabási AL | title = The implications of human metabolic network topology for disease comorbidity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 105 | issue = 29 | pages = 9880–5 | date = July 2008 | pmid = 18599447 | pmc = 2481357 | doi = 10.1073/pnas.0802208105 | url = http://www.pnas.org/lookup/pmid?view=long&amp;amp;pmid=18599447 | bibcode = 2008PNAS..105.9880L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of [[Bow tie (biology)|bow-tie]] organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of bow-tie organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细菌代谢网络是蝴蝶结结构&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid15331224&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Csete M, Doyle J | title = Bow ties, metabolism and disease | journal = Trends in Biotechnology | volume = 22 | issue = 9 | pages = 446–50 | date = September 2004 | pmid = 15331224 | pmc =  | doi = 10.1016/j.tibtech.2004.07.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID12874056&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ma HW, Zeng AP | title = The connectivity structure, giant strong component and centrality of metabolic networks | journal = Bioinformatics | volume = 19 | issue = 11 | pages = 1423–30 | date = July 2003 | pmid = 12874056 | doi = 10.1093/bioinformatics/btg177 | citeseerx = 10.1.1.605.8964 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID16916470&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Zhao J, Yu H, Luo JH, Cao ZW, Li YX | title = Hierarchical modularity of nested bow-ties in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 386 | date = August 2006 | pmid = 16916470 | pmc = 1560398 | doi = 10.1186/1471-2105-7-386 | arxiv = q-bio/0605003 | bibcode = 2006q.bio.....5003Z }}&amp;lt;/ref&amp;gt;的一个突出例子，这种架构能够输入多种营养物质，并利用相对较少的中间通货生产出大量产品和复杂的大分子。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is [[metabolic engineering]]. Here, organisms such as [[yeast]], plants or [[bacteria]] are genetically modified to make them more useful in [[biotechnology]] and aid the production of [[drug]]s such as [[antibiotic]]s or industrial chemicals such as [[1,3-Propanediol|1,3-propanediol]] and [[shikimic acid]]. These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is metabolic engineering. Here, organisms such as yeast, plants or bacteria are genetically modified to make them more useful in biotechnology and aid the production of drugs such as antibiotics or industrial chemicals such as 1,3-propanediol and shikimic acid. These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这些信息的一个主要技术应用是代谢工程学。在应用中，酵母、植物或细菌等生物体都可经过基因改造，使它们在生物技术方面更有用处，同时有助于生产抗生素等药物或工业化学品（如1,3- 丙二醇和莽草酸）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Thykaer J, Nielsen J | title = Metabolic engineering of beta-lactam production | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 1 | pages = 56–69 | date = January 2003 | pmid = 12749845 | doi = 10.1016/S1096-7176(03)00003-X }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = González-Pajuelo M, Meynial-Salles I, Mendes F, Andrade JC, Vasconcelos I, Soucaille P | title = Metabolic engineering of Clostridium acetobutylicum for the industrial production of 1,3-propanediol from glycerol | journal = Metabolic Engineering | volume = 7 | issue = 5–6 | pages = 329–36 | year = 2005 | pmid = 16095939 | doi = 10.1016/j.ymben.2005.06.001 | hdl-access = free | hdl = 10400.14/3388 }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krämer M, Bongaerts J, Bovenberg R, Kremer S, Müller U, Orf S, Wubbolts M, Raeven L | display-authors = 6 | title = Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 4 | pages = 277–83 | date = October 2003 | pmid = 14642355 | doi = 10.1016/j.ymben.2003.09.001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些基因改造通常旨在减少生产产品所使用的能源，提高产量和减少废物的产生&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Koffas M, Roberge C, Lee K, Stephanopoulos G | title = Metabolic engineering | journal = Annual Review of Biomedical Engineering | volume = 1 | issue =  | pages = 535–57 | year = 1999 | pmid = 11701499 | doi = 10.1146/annurev.bioeng.1.1.535 | s2cid = 11814282 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==历史 ==&lt;br /&gt;
{{further|History of biochemistry|History of molecular biology}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物化学的历史和分子生物学的历史&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term ''metabolism'' is derived from [[French language|French]] &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or [[Ancient Greek]] μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term metabolism is derived from French &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or Ancient Greek μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢这一术语源于法语“ métabolisme”或古希腊语 μταβoλλ -“Metabole”意为某种改变，它源自意为“去改变”的“ Metaballein”&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web|title=metabolism {{!}} Origin and meaning of metabolism by Online Etymology Dictionary|url=https://www.etymonline.com/word/metabolism|access-date=2020-07-23|website=www.etymonline.com|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Aristotle's metabolism.png|thumb|right|upright=1.4|亚里士多德Aristotle的新陈代谢是一个开放性的流动模型。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===希腊哲学 ===&lt;br /&gt;
[[Aristotle]]'s ''[[The Parts of Animals]]'' sets out enough details of [[Aristotle's biology|his views on metabolism]] for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the [[classical element]] of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle's The Parts of Animals sets out enough details of his views on metabolism for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the classical element of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
亚里士多德的《动物的各部分》详细阐述了他关于新陈代谢的观点，以便建立一个开放性的流动模型。他认为，在这个过程的每个阶段，来自食物的物质都会发生转化，释放出的热量成为火的典型元素，残余物质以尿液、胆汁或粪便的形式排出体外&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author=Leroi, Armand Marie|url=https://archive.org/stream/lagoonhowaristot0000lero?ref=ol#page/402/mode/2up|title=The Lagoon: How Aristotle Invented Science|date=2014|publisher=Bloomsbury|isbn=978-1-4088-3622-4|location=|pages=400–401|authorlink=Armand Marie Leroi}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===伊斯兰医学 ===&lt;br /&gt;
[[Ibn al-Nafis]] described metabolism in his 1260 AD work titled [[Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah]] (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ibn al-Nafis described metabolism in his 1260 AD work titled Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
伊本·纳菲斯 Ibn al-Nafis 在其公元1260年的著作《 Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah 》(《卡米尔关于先知传记的论述》)中描述了新陈代谢，其中包括以下短语: ”身体及其部分处于持续的溶解和营养状态，因此它们不可避免地要经历永久性的变化&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite conference | vauthors = Al-Roubi AS | date = 1982 | title = Ibn Al-Nafis as a philosopher | conference = Symposium on Ibn al-Nafis, Second International Conference on Islamic Medicine | publisher = Islamic Medical Organization | location = Kuwait }} (cf. Ibn al-Nafis As a Philosopher, Encyclopedia of Islamic World [1])&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===科学方法的应用 ===&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled [[experiment]]s in human metabolism were published by [[Santorio Santorio]] in 1614 in his book ''Ars de statica medicina''. He described how he weighed himself before and after eating, [[sleeping|sleep]], working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;[[insensible perspiration]]&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled experiments in human metabolism were published by Santorio Santorio in 1614 in his book Ars de statica medicina. He described how he weighed himself before and after eating, sleep, working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;insensible perspiration&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的科学研究历史跨越了几个世纪，从早期研究中对动物整体的研究，到现代生物化学中对单个代谢反应的研究。 人类新陈代谢的第一个对照实验是由圣托里奥·桑托里奥 Santorio Santorio于1614年在他的著作《静态医学》中发表的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Eknoyan G | title = Santorio Sanctorius (1561-1636) - founding father of metabolic balance studies | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 226–33 | year = 1999 | pmid = 10213823 | doi = 10.1159/000013455 | s2cid = 32900603 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。他描述了自己在进食、睡觉、工作、性交、禁食、饮水和排泄前后的体重。他发现他摄入的大部分食物都是通过他所谓的“无知觉的汗液”流失的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:SantoriosMeal.jpg|thumb|right|upright=0.7|Santorio Santorio 在他的杆秤上，来自静态医学，1614年首次发表]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a [[vitalism|vital force]] was thought to animate living tissue. In the 19th century, when studying the [[fermentation (food)|fermentation]] of sugar to [[ethanol|alcohol]] by [[yeast]], [[Louis Pasteur]] concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot; This discovery, along with the publication by [[Friedrich Woehler|Friedrich Wöhler]] in 1828 of a paper on the chemical synthesis of [[urea]], and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a vital force was thought to animate living tissue. In the 19th century, when studying the fermentation of sugar to alcohol by yeast, Louis Pasteur concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot; This discovery, along with the publication by Friedrich Wöhler in 1828 of a paper on the chemical synthesis of urea, and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在早期的研究中，这些新陈代谢过程的机制还没有确定，人们认为一种生命力量是生命组织的活力&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|url=https://archive.org/details/historyofscience04willuoft/page/n7/mode/2up|title=Modern Development of the Chemical and Biological Sciences|vauthors=Williams HA|date=1904|publisher=Harper and Brothers|isbn=|series=A History of Science: in Five Volumes|volume=IV|location=New York|pages=184–185|access-date=26 March 2007}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。19世纪，路易-巴斯德Louis Pasteur 在研究酵母菌将糖发酵成酒精时，得出结论：发酵是由酵母细胞内的物质催化的，他称之为 &amp;quot;发酵物&amp;quot;。他写道：&amp;quot;酒精发酵是与酵母细胞的生命和组织有关的行为，而与细胞的死亡或腐烂无关&amp;quot;。这一发现&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Manchester KL | title = Louis Pasteur (1822-1895)--chance and the prepared mind | journal = Trends in Biotechnology | volume = 13 | issue = 12 | pages = 511–5 | date = December 1995 | pmid = 8595136 | doi = 10.1016/S0167-7799(00)89014-9 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;连同1828年弗里德里希-沃勒Friedrich Wöhler 发表的一篇关于尿素化学合成的论文&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kinne-Saffran E, Kinne RK | title = Vitalism and synthesis of urea. From Friedrich Wöhler to Hans A. Krebs | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 290–4 | year = 1999 | pmid = 10213830 | doi = 10.1159/000013463 | s2cid = 71727190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为是第一个完全由无机前体制备的有机化合物而引人注目。这证明了在细胞中发现的有机化合物和化学反应与化学的任何其他部分在原理上没有什么不同。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of [[enzyme]]s at the beginning of the 20th century by [[Eduard Buchner]] that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of [[biochemistry]]. The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was [[Hans Adolf Krebs|Hans Krebs]] who made huge contributions to the study of metabolism. He discovered the urea cycle and later, working with [[Hans Kornberg]], the citric acid cycle and the glyoxylate cycle. Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as [[chromatography]], [[X-ray diffraction]], [[NMR spectroscopy]], [[radioisotopic labelling]], [[electron microscope|electron microscopy]] and [[molecular dynamics]] simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of enzymes at the beginning of the 20th century by Eduard Buchner that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of biochemistry. The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was Hans Krebs who made huge contributions to the study of metabolism. He discovered the urea cycle and later, working with Hans Kornberg, the citric acid cycle and the glyoxylate cycle. Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as chromatography, X-ray diffraction, NMR spectroscopy, radioisotopic labelling, electron microscopy and molecular dynamics simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
爱德华·布赫纳（Eduard Buchner）在20世纪初发现了酶，从而将新陈代谢的化学反应研究与细胞的生物学研究分离开来，这标志着生物化学的开始&amp;lt;ref&amp;gt;Eduard Buchner's 1907 [http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1907/buchner-lecture.html Nobel lecture] at http://nobelprize.org Accessed 20 March 2007&amp;lt;/ref&amp;gt;。整个20世纪早期，生物化学知识的总量迅速增长。汉斯·克雷布斯（Hans Krebs）是这些现代生物化学家中最多产的一位，他对新陈代谢的研究做出了巨大的贡献。他发现了尿素循环&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg H | title = Krebs and his trinity of cycles | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 1 | issue = 3 | pages = 225–8 | date = December 2000 | pmid = 11252898 | doi = 10.1038/35043073 | s2cid = 28092593 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，后来又与 汉斯·科恩伯格（Hans Kornberg）合作，发现了三羧酸循环和乙醛酸循环。色谱、x射线衍射、核磁共振光谱、放射性同位素标记、电子显微镜和分子动力学模拟等新技术的发展极大地助力了现代生化研究&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |vauthors=Krebs HA, Henseleit K |title=Untersuchungen über die Harnstoffbildung im tierkorper |journal=Z. Physiol. Chem. |volume=210 |issue=1–2 |pages=33–66 |year=1932 |doi=10.1515/bchm2.1932.210.1-2.33}}&amp;lt;br/&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krebs HA, Johnson WA | title = Metabolism of ketonic acids in animal tissues | journal = The Biochemical Journal | volume = 31 | issue = 4 | pages = 645–60 | date = April 1937 | pmid = 16746382 | pmc = 1266984 | doi = 10.1042/bj0310645 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg/&amp;gt;。这些技术已经能够发现和详细分析细胞中的许多分子和代谢途径。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== See also ==&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
{{Portal|Metabolism}}新陈代谢&lt;br /&gt;
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* {{anli|Inborn errors of metabolism}}先天性代谢缺陷&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Iron–sulfur world hypothesis}}, Hypothetical scenario for the origin of life, ，a &amp;quot;metabolism first&amp;quot; theory of the [[origin of life]] 铁硫世界假说，生命起源的假想情景，一个&amp;quot;新陈代谢第一 &amp;quot;的生命起源理论&lt;br /&gt;
* {{anli|Metabolic disorder}}代谢紊乱&lt;br /&gt;
* [[Microphysiometry]]微观生理学&lt;br /&gt;
* {{anli|Primary nutritional groups}}主要营养组织&lt;br /&gt;
* {{annotated link|Respirometry}}呼吸测量法&lt;br /&gt;
* {{anli|Stream metabolism}}流代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Sulfur metabolism}}硫代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Specific dynamic action|Thermic effect of food}}食物的热效应&lt;br /&gt;
* {{anli|Urban metabolism}}城市代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Fluid balance|Water metabolism}}水代谢平衡&lt;br /&gt;
* {{anli|Overflow metabolism}}溢出代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Reactome}} Reactome  –生物途径数据库&lt;br /&gt;
* {{anli|KEGG}} 京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== References ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Reflist|30em}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Further reading ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Library resources box&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |onlinebooks=yes&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Introductory'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Rose S, Mileusnic R | title = The Chemistry of Life. | publisher = Penguin Press Science | date = 1999 | isbn =  0-14-027273-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Schneider EC, Sagan D | title = Into the Cool: Energy Flow, Thermodynamics, and Life. | publisher = University of Chicago Press | date = 2005 | isbn = 0-226-73936-8}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Lane N | title = Oxygen: The Molecule that Made the World. | publisher = Oxford University Press | location= USA | date = 2004 | isbn = 0-19-860783-0 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
General information&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一般资料&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Advanced'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Price N, Stevens L | title = Fundamentals of Enzymology: Cell and Molecular Biology of Catalytic Proteins. | publisher = Oxford University Press | date = 1999 | isbn = 0-19-850229-X }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Berg J, Tymoczko J, Stryer L | title = Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and Company | date = 2002 | isbn = 0-7167-4955-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Cox M, Nelson DL | title = Lehninger Principles of Biochemistry. | publisher = Palgrave Macmillan | date = 2004 | isbn = 0-7167-4339-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Human metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人体新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | author-link1 = Thomas D. Brock | vauthors = Brock TD, Madigan MR, Martinko J, Parker J | title = Brock's Biology of Microorganisms. | publisher = Benjamin Cummings | date = 2002 | isbn = 0-13-066271-2 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Da Silva JJ, Williams RJ | title = The Biological Chemistry of the Elements: The Inorganic Chemistry of Life. | publisher = Clarendon Press | date = 1991 | isbn = 0-19-855598-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Nicholls DG, Ferguson SJ | title = Bioenergetics | publisher = Academic Press Inc. | date = 2002 | isbn = 0-12-518121-3 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Databases&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
数据库&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== External links ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wikiversity|Topic:Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{wikibooks}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic pathways&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
代谢途径&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wiktionary}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Commons category}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''General information'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{Britannica|377325|Metabolism (biology)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [https://web.archive.org/web/20050308172226/http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/MB1index.html The Biochemistry of Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sparknotes.com/testprep/books/sat2/biology/ Sparknotes SAT biochemistry] Overview of biochemistry. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Navboxes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{导航框&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sciencegateway.org/resources/biologytext/index.html MIT Biology Hypertextbook] Undergraduate-level guide to molecular biology.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
itle = Articles related to Metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 title = 与新陈代谢有关的文章&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2012年10月11日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Human metabolism'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://library.med.utah.edu/NetBiochem/titles.htm Topics in Medical Biochemistry] Guide to human metabolic pathways. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://themedicalbiochemistrypage.org/ THE Medical Biochemistry Page] Comprehensive resource on human metabolism.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Databases'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.expasy.org/cgi-bin/show_thumbnails.pl Flow Chart of Metabolic Pathways] at [[ExPASy]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.iubmb-nicholson.org/pdf/MetabolicPathways_6_17_04_.pdf IUBMB-Nicholson Metabolic Pathways Chart]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://bioinformatics.charite.de/supercyp/ SuperCYP: Database for Drug-Cytochrome-Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolic pathways'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map01100.html Metabolism reference Pathway]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/*/helios.bto.ed.ac.uk/bto/microbes/nitrogen.htm |date=* |title=The Nitrogen cycle and Nitrogen fixation }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{featured article}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Navboxes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|title = Articles related to Metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{MetabolismMap}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{metabolism}}&lt;br /&gt;
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 {{Glycolysis enzymes}} &lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
Category:Underwater diving physiology&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 水下潜水生理学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
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		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25181</id>
		<title>新陈代谢</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25181"/>
		<updated>2021-08-01T06:33:27Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：图片脚注再次编辑，剩表格&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
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&lt;br /&gt;
{{short description|The set of life-sustaining chemical transformations within the cells of organisms }}&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
'''Metabolism''' ({{IPAc-en|m|ə|ˈ|t|æ|b|ə|l|ɪ|z|ə|m}}, from {{lang-el|μεταβολή}} ''metabolē'', &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of [[life]]-sustaining [[chemical reactions]] in [[organisms]]. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to [[energy]] to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for [[protein]]s, [[lipid]]s, [[nucleic acid]]s, and some [[carbohydrate]]s; and the elimination of [[Metabolic waste|metabolic wastes]]. These [[enzyme]]-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including [[digestion]] and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism (/məˈtæbəlɪzəm/, from Greek: μεταβολή metabolē, &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of life-sustaining chemical reactions in organisms. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to energy to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for proteins, lipids, nucleic acids, and some carbohydrates; and the elimination of metabolic wastes. These enzyme-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including digestion and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢（/məˈtæbəlɪzəm/，来自希腊语：μεταβολή metabolē，&amp;quot;变化&amp;quot;）是生物体内维持生命的[[化学反应]]。新陈代谢的三个主要目的是：将食物转化为能量以运行细胞过程；将食物/燃料转化为[[蛋白质]]、[[脂类]]、[[核酸]]和一些[[碳水化合物]]的构件；以及消除[[代谢废物]]。这些酶催化的反应使生物体得以生长和繁殖，维持其结构，并对其环境作出反应。（新陈代谢这个词也可以指生物体内发生的所有化学反应的总和，包括消化和物质在细胞内以及不同细胞之间的运输，在这种情况下，上述细胞内的一系列反应称为中间代谢或中级代谢）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as ''[[catabolic]]'' – the ''breaking down'' of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by [[cellular respiration]]); or ''[[anabolic]]'' – the ''building up'' ([[biosynthesis|synthesis]]) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as catabolic – the breaking down of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by cellular respiration); or anabolic – the building up (synthesis) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢反应可分为[[分解代谢]]分解代谢-分解化合物(例如，通过[[细胞呼吸]]将葡萄糖分解为丙酮酸) ; 或合成代谢-合成化合物(例如蛋白质、碳水化合物、脂类和核酸)。通常，分解代谢释放能量，合成代谢消耗能量。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into [[metabolic pathway]]s, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific [[enzyme]]. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require [[energy]] that will not occur by themselves, by [[Coupling (physics)|coupling]] them to [[spontaneous process|spontaneous reactions]] that release energy. Enzymes act as [[Catalysis|catalysts]] – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the [[Metabolic pathway#Regulation|regulation]] of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the [[cell (biology)|cell's]] environment or to [[cell signaling|signals]] from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into metabolic pathways, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific enzyme. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require energy that will not occur by themselves, by coupling them to spontaneous reactions that release energy. Enzymes act as catalysts – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the regulation of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the cell's environment or to signals from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的化学反应被组织成代谢途径，在代谢途径中，一种化学物质通过一系列步骤转化为另一种化学物质，每一步都由特定的[[酶]]来推动。酶对新陈代谢至关重要，因为它们通过将生物体与释放能量的自发反应耦合，使生物体能够驱动需要能量的理想反应，而这些反应本身不会发生。酶起催化剂的作用——它们使反应进行得更快——它们还可以调节代谢反应的速率，例如对细胞环境的变化或其他细胞发出的信号作出反应。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find [[nutrition|nutritious]] and which [[poison]]ous. For example, some [[prokaryote]]s use [[hydrogen sulfide]] as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals. The [[basal metabolic rate]] of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find nutritious and which poisonous. For example, some prokaryotes use hydrogen sulfide as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals. The basal metabolic rate of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
特定生物体的新陈代谢系统决定了哪些物质有营养，哪些有毒。例如，一些[[原核生物]]利用硫化氢作为营养物质，然而这种气体对动物是有毒的&amp;lt;ref name=&amp;quot;Physiology1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |author=Friedrich C |title=Physiology and genetics of sulfur-oxidizing bacteria |journal=Adv Microb Physiol |volume=39 |issue= |pages=235–89 |year=1998 |pmid=9328649 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60018-1 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027739-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。生物体的[[基础代谢率]]是所有这些化学反应所消耗能量的量度。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species. For example, the set of [[carboxylic acid]]s that are best known as the intermediates in the [[citric acid cycle]] are present in all known organisms, being found in species as diverse as the [[Unicellular organism|unicellular]] bacterium ''[[Escherichia coli]]'' and huge [[multicellular organism]]s like [[elephant]]s. These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in [[evolutionary history of life|evolutionary history]], and their retention because of their [[efficacy]]. The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species. For example, the set of carboxylic acids that are best known as the intermediates in the citric acid cycle are present in all known organisms, being found in species as diverse as the unicellular bacterium Escherichia coli and huge multicellular organisms like elephants. These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in evolutionary history, and their retention because of their efficacy. The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的一个显著特征是，不同物种之间的基本新陈代谢途径具有相似性&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pace NR | title = The universal nature of biochemistry | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 98 | issue = 3 | pages = 805–8 | date = January 2001 | pmid = 11158550 | pmc = 33372 | doi = 10.1073/pnas.98.3.805 | bibcode = 2001PNAS...98..805P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。例如，作为[[三羧酸循环]]中的中间体，最著名的一组羧酸存在于所有已知的生物体中，它们在单细胞细菌[[大肠杆菌]]和巨大的多细胞生物（如大象）中都能被找到&amp;lt;ref name=SmithE&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith E, Morowitz HJ | title = Universality in intermediary metabolism | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 101 | issue = 36 | pages = 13168–73 | date = September 2004 | pmid = 15340153 | pmc = 516543 | doi = 10.1073/pnas.0404922101 | bibcode = 2004PNAS..10113168S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。 这些代谢途径的相似性很可能是由于它们在演化史的早期出现，然后又因为它们的功效而保留下来&amp;lt;ref name=Ebenhoh&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ebenhöh O, Heinrich R | title = Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems | journal = Bulletin of Mathematical Biology | volume = 63 | issue = 1 | pages = 21–55 | date = January 2001 | pmid = 11146883 | doi = 10.1006/bulm.2000.0197 | s2cid = 44260374 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Meléndez-Hevia E, Waddell TG, Cascante M | title = The puzzle of the Krebs citric acid cycle: assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution | journal = Journal of Molecular Evolution | volume = 43 | issue = 3 | pages = 293–303 | date = September 1996 | pmid = 8703096 | doi = 10.1007/BF02338838 | s2cid = 19107073 | bibcode = 1996JMolE..43..293M }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。癌细胞的代谢也不同于正常细胞的代谢，这些差异可以用来寻找癌细胞治疗的靶点&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vander_Heiden_2017&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vander Heiden MG, DeBerardinis RJ | title = Understanding the Intersections between Metabolism and Cancer Biology | journal = Cell | volume = 168 | issue = 4 | pages = 657–669 | date = February 2017 | pmid = 28187287 | pmc = 5329766 | doi = 10.1016/j.cell.2016.12.039 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Key biochemicals ==&lt;br /&gt;
关键的生物化学成分&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Biomolecule|Cell (biology)|Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物分子，细胞（生物学）和生物化学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Trimyristin-3D-vdW.png|right|thumb|upright=1.15|[[三酰甘油脂]]的结构]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Human Metabolism - Pathways.jpg|thumb|这张图表描绘了人体新陈代谢的一系列途径。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of [[molecule]]: [[amino acid]]s, [[carbohydrate]]s , [[nucleic acid]] and [[lipid]]s (often called [[fat]]s). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make [[polymer]]s such as [[DNA]] and [[protein]]s, essential [[macromolecules]] of life.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of molecule: amino acids, carbohydrates , nucleic acid and lipids (often called fats). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make polymers such as DNA and proteins, essential macromolecules of life.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
构成动物、植物和微生物的大部分结构由四种基本分子组成: 氨基酸、糖类化合物、核酸和脂类(通常称为脂肪)。由于这些分子对生命至关重要，新陈代谢反应要么专注于在构建细胞和组织的过程中制造这些分子，要么将这些分子作为能量来源并将其消化分解。这些生化物质可以结合在一起形成DNA和蛋白质之类的聚合物，它们都是生命必不可少的[[大分子聚合物]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Cooper|first=Geoffrey M.| name-list-style = vanc |date=2000|title=The Molecular Composition of Cells|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9879/|journal=The Cell: A Molecular Approach. 2nd Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&lt;br /&gt;
{| class=“wikitable” style = “margin-left: auto; margin-right: auto;”&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
!分子类型 !! [[单体]]形式的名称 !! [[聚合物]]形式的名称 !! 聚合物形态的例子&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| 氨基酸 || [[蛋白质]](由多肽组成) || [[纤维蛋白]]和[[球状蛋白]]&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| [[碳水化合物]] || [[单糖]] || [[多糖]] || [[淀粉]], [[糖原]] and [[纤维素]]&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| [[核酸]] || [[核苷酸]] || [[多核苷酸]] || [[DNA]] and [[RNA]]&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Amino acids and proteins===&lt;br /&gt;
氨基酸和蛋白质&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Protein]]s are made of [[amino acid]]s arranged in a linear chain joined together by [[peptide bond]]s. Many proteins are [[enzyme]]s that [[catalysis|catalyze]] the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the [[cytoskeleton]], a system of [[scaffolding]] that maintains the cell shape.Proteins are also important in [[cell signaling]], [[antibody|immune responses]], [[cell adhesion]], [[active transport]] across membranes, and the [[cell cycle]].Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle ([[tricarboxylic acid cycle]]), especially when a primary source of energy, such as [[glucose]], is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Proteins are made of amino acids arranged in a linear chain joined together by peptide bonds. Many proteins are enzymes that catalyze the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the cytoskeleton, a system of scaffolding that maintains the cell shape. Proteins are also important in cell signaling, immune responses, cell adhesion, active transport across membranes, and the cell cycle. Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle (tricarboxylic acid cycle), especially when a primary source of energy, such as glucose, is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
蛋白质是由氨基酸组成的线性链，它们通过[[肽键]]连接在一起。许多蛋白质是在新陈代谢中催化化学反应的酶。其他蛋白质具有结构或机械功能，例如那些形成[[细胞骨架]]的蛋白质（细胞骨架是维持细胞形状的支架系统）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Michie KA, Löwe J | title = Dynamic filaments of the bacterial cytoskeleton | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 467–92 | year = 2006 | pmid = 16756499 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452 | s2cid = 4550126 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。蛋白质在[[细胞信号传导]]、[[免疫反应]]、[[细胞粘附]]、主动跨膜转运和[[细胞周期]]中也很重要&amp;lt;ref name=Nelson&amp;gt;{{cite book | last1 = Nelson | first1 = David L. | first2 = Michael M. | last2 = Cox | name-list-style = vanc | title = Lehninger Principles of Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and company | year = 2005 | location = New York | page = [https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 841] | isbn = 978-0-7167-4339-2 | url-access = registration | url = https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。氨基酸还通过提供碳源进入细胞三羧酸循环，促进细胞的能量代谢，&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kelleher JK, Bryan BM, Mallet RT, Holleran AL, Murphy AN, Fiskum G | title = Analysis of tricarboxylic acid-cycle metabolism of hepatoma cells by comparison of 14CO2 ratios | journal = The Biochemical Journal | volume = 246 | issue = 3 | pages = 633–9 | date = September 1987 | pmid = 3120698 | pmc = 1148327 | doi = 10.1042/bj2460633 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;尤其是在[[葡萄糖]]等主要能量来源匮乏或细胞发生代谢应激时&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hothersall JS, Ahmed A | title = Metabolic fate of the increased yeast amino Acid uptake subsequent to catabolite derepression | journal = Journal of Amino Acids | volume = 2013 | pages = 461901 | year = 2013 | pmid = 23431419 | pmc = 3575661 | doi = 10.1155/2013/461901 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Lipids===&lt;br /&gt;
脂类&lt;br /&gt;
[[Lipid]]s are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of [[biological membrane]]s both internal and external, such as the [[cell membrane]], or as a source of energy. Lipids are usually defined as [[hydrophobe|hydrophobic]] or [[amphiphiles|amphipathic]] biological molecules but will dissolve in [[organic solvent]]s such as [[ethanol|alcohol]], [[benzene]] or [[chloroform]]. The [[fat]]s are a large group of compounds that contain [[fatty acid]]s and [[glycerol]]; a glycerol molecule attached to three fatty acid [[ester]]s is called a [[triglyceride|triacylglyceride]]. Several variations on this basic structure exist, including backbones such as [[sphingosine]] in the [[sphingomyelin]], and [[hydrophile|hydrophilic]] groups such as [[phosphate]] as in [[phospholipid]]s. [[Steroid]]s such as [[sterol]] are another major class of lipids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Lipids are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of biological membranes both internal and external, such as the cell membrane, or as a source of energy. Lipids are usually defined as hydrophobic or amphipathic biological molecules but will dissolve in organic solvents such as alcohol, benzene or chloroform. The fats are a large group of compounds that contain fatty acids and glycerol; a glycerol molecule attached to three fatty acid esters is called a triacylglyceride. Several variations on this basic structure exist, including backbones such as sphingosine in the sphingomyelin, and hydrophilic groups such as phosphate as in phospholipids. Steroids such as sterol are another major class of lipids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂类是最多样化的生物化学物质。它们的主要结构用途是作为[[生物膜]]内部和外部的一部分，如[[细胞膜]]，或作为能量来源&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;。脂类通常被定义为疏水性或两亲性的生物分子，但会溶解在有机溶剂中，如酒精、苯或氯仿。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fahy E, Subramaniam S, Brown HA, Glass CK, Merrill AH, Murphy RC, Raetz CR, Russell DW, Seyama Y, Shaw W, Shimizu T, Spener F, van Meer G, VanNieuwenhze MS, White SH, Witztum JL, Dennis EA | display-authors = 6 | title = A comprehensive classification system for lipids | journal = Journal of Lipid Research | volume = 46 | issue = 5 | pages = 839–61 | date = May 2005 | pmid = 15722563 | doi = 10.1194/jlr.E400004-JLR200 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;脂肪是一大类含有脂肪酸和甘油的化合物，一个甘油分子连接到三个脂肪酸酯即称为三酰甘油酯。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite web|title=Lipid nomenclature Lip-1 &amp;amp; Lip-2|url=https://www.qmul.ac.uk/sbcs/iupac/lipid/lip1n2.html#p11|access-date=2020-06-06|website=www.qmul.ac.uk}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这种基本结构存在一些变异，包括主骨(如鞘磷脂中到鞘氨醇)和亲水基(如磷脂中的磷酸盐)。[[类固醇]]，如[[固醇]]，是另一类主要的脂类&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|edition=8|title=Biochemistry|location=New York|isbn=978-1-4641-2610-9|oclc=913469736 | vauthors = Berg JM, Tymoczko JL, Gatto Jr GJ, Stryer L |date=8 April 2015|publisher=W. H. Freeman|pages=362}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbohydrates===&lt;br /&gt;
碳水化合物&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Glucose Fisher to Haworth.gif|thumb|upright=1.15|right|alt=The straight chain form consists of four C H O H groups linked in a row, capped at the ends by an aldehyde group C O H and a methanol group C H 2 O H.  To form the ring, the aldehyde group combines with the O H group of the next-to-last carbon at the other end, just before the methanol group.|[[Glucose]] can exist in both a straight-chain and ring form.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Glucose can exist in both a straight-chain and ring form.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[葡萄糖可以以直链和环的形式存在。]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Carbohydrate]]s are [[aldehyde]]s or [[ketone]]s, with many [[hydroxyl]] groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of [[energy]] ([[starch]], [[glycogen]]) and structural components ([[cellulose]] in plants, [[chitin]] in animals). The basic carbohydrate units are called [[monosaccharide]]s and include [[galactose]], [[fructose]], and most importantly [[glucose]]. Monosaccharides can be linked together to form [[polysaccharide]]s in almost limitless ways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrates are aldehydes or ketones, with many hydroxyl groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of energy (starch, glycogen) and structural components (cellulose in plants, chitin in animals). The basic carbohydrate units are called monosaccharides and include galactose, fructose, and most importantly glucose. Monosaccharides can be linked together to form polysaccharides in almost limitless ways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物是醛或酮，带有许多羟基，能以直链或环的形式存在。碳水化合物是最丰富的生物分子，承担着许多作用，如能量的储存和运输（淀粉、糖原）和作为结构要件（植物的纤维素、动物的甲壳素）。基本的碳水化合物单位称为单糖&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;，包括半乳糖、果糖以及最重要的葡萄糖。单糖能以几乎无限多样的方式连接在一起形成多糖&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Raman R, Raguram S, Venkataraman G, Paulson JC, Sasisekharan R | title = Glycomics: an integrated systems approach to structure-function relationships of glycans | journal = Nature Methods | volume = 2 | issue = 11 | pages = 817–24 | date = November 2005 | pmid = 16278650 | doi = 10.1038/nmeth807 | s2cid = 4644919 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Nucleotides===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and [[RNA]], are polymers of [[nucleotide]]s. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a [[ribose]] or [[deoxyribose]] sugar group which is attached to a [[nitrogenous base]]. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of [[transcription (genetics)|transcription]] and [[protein biosynthesis]]. This information is protected by [[DNA repair]] mechanisms and propagated through [[DNA replication]]. Many [[virus]]es have an [[RNA virus|RNA genome]], such as [[HIV]], which uses [[reverse transcription]] to create a DNA template from its viral RNA genome. RNA in [[ribozyme]]s such as [[spliceosome]]s and [[ribosome]]s is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual [[nucleoside]]s are made by attaching a [[nucleobase]] to a [[ribose]] sugar. These bases are [[heterocyclic]] rings cono ptaining nitrogen, classified as [[purine]]s or [[pyrimidine]]s. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and RNA, are polymers of nucleotides. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a ribose or deoxyribose sugar group which is attached to a nitrogenous base. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of transcription and protein biosynthesis.This information is protected by DNA repair mechanisms and propagated through DNA replication. Many viruses have an RNA genome, such as HIV, which uses reverse transcription to create a DNA template from its viral RNA genome.RNA in ribozymes such as spliceosomes and ribosomes is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual nucleosides are made by attaching a nucleobase to a ribose sugar. These bases are heterocyclic rings containing nitrogen, classified as purines or pyrimidines. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
DNA和RNA这两种核酸是核苷酸的聚合物。每个核苷酸都是由一个磷酸连接到核糖或脱氧核糖糖基上形成的，而核糖或脱氧核糖糖基又连接到含氮碱基上。核酸对于遗传信息的储存和使用，以及通过转录和蛋白质生物合成过程对其进行解释至关重要。这些信息受到DNA修复机制的保护&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;，并通过DNA复制进行传播。许多病毒都有RNA基因组，如HIV病毒，它利用[[逆转录]]从其病毒RNA基因组中创建DNA模板。核糖体和核糖体等核糖体中的RNA类似于酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sierra S, Kupfer B, Kaiser R | title = Basics of the virology of HIV-1 and its replication | journal = Journal of Clinical Virology | volume = 34 | issue = 4 | pages = 233–44 | date = December 2005 | pmid = 16198625 | doi = 10.1016/j.jcv.2005.09.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为它可以催化化学反应。单个核苷是通过将核碱基连接到核糖上制成的。这些碱基是含氮的杂环，分为嘌呤或嘧啶。核苷酸还在代谢基团转移反应中充当辅酶&amp;lt;ref name=Wimmer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wimmer MJ, Rose IA | title = Mechanisms of enzyme-catalyzed group transfer reactions | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 47 | issue =  | pages = 1031–78 | year = 1978 | pmid = 354490 | doi = 10.1146/annurev.bi.47.070178.005123 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Coenzymes===&lt;br /&gt;
辅酶&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Acetyl-CoA-2D.svg|thumb|right|upright=1.35|[[乙酰辅酶A]]结构。可转移的[[乙酰基]]与最左边的硫原子成键结合。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{main|Coenzyme}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of [[functional group]]s of atoms and their bonds within molecules. This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions. These group-transfer intermediates are called [[coenzyme]]s. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the [[substrate (biochemistry)|substrate]] for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of functional groups of atoms and their bonds within molecules. This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions. These group-transfer intermediates are called coenzymes. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the substrate for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢涉及大量的化学反应，但大多数属于几种基本类型的反应，涉及原子的官能团及其键在分子内的转移。这种常见的化学反应使细胞能够用一小套代谢中间体在不同反应之间携带化学基团&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Mitchell P | title = The Ninth Sir Hans Krebs Lecture. Compartmentation and communication in living systems. Ligand conduction: a general catalytic principle in chemical, osmotic and chemiosmotic reaction systems | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 95 | issue = 1 | pages = 1–20 | date = March 1979 | pmid = 378655 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1979.tb12934.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些基团转移中间体称为辅酶&amp;lt;ref name=Wimmer/&amp;gt;。每一类基团转移反应都是由一种特定的辅酶进行的，它是一组产生它的酶和消耗它的酶的底物。因此，这些辅酶不断地被制造、消耗，然后循环利用&amp;lt;ref name=Dimroth&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dimroth P, von Ballmoos C, Meier T | title = Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases. Fourth in the Cycles Review Series | journal = EMBO Reports | volume = 7 | issue = 3 | pages = 276–82 | date = March 2006 | pmid = 16607397 | pmc = 1456893 | doi = 10.1038/sj.embor.7400646 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is [[adenosine triphosphate]] (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day. ATP acts as a bridge between [[catabolism]] and [[anabolism]]. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in [[phosphorylation]] reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is adenosine triphosphate (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day. ATP acts as a bridge between catabolism and anabolism. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in phosphorylation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中一种中心辅酶是三磷酸腺苷（ATP），它是细胞的通用能源货币。这种核苷酸在不同的化学反应之间传递化学能。细胞中只有少量的ATP，但由于ATP是不断再生的，所以人体每天可以使用大约相当于自身重量的ATP&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt;。ATP是分解代谢和合成代谢之间的桥梁。分解代谢分解分子，合成代谢则将它们组合在一起。分解反应产生ATP，合成代谢反应则消耗ATP。它也是磷酸化反应中磷酸基团的载体&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bonora M, Patergnani S, Rimessi A, De Marchi E, Suski JM, Bononi A, Giorgi C, Marchi S, Missiroli S, Poletti F, Wieckowski MR, Pinton P | display-authors = 6 | title = ATP synthesis and storage | journal = Purinergic Signalling | volume = 8 | issue = 3 | pages = 343–57 | date = September 2012 | pmid = 22528680 | pmc = 3360099 | doi = 10.1007/s11302-012-9305-8 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A [[vitamin]] is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In [[human nutrition]], most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells. [[Nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; ([[niacin]]), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of [[dehydrogenase]]s remove electrons from their substrates and [[redox|reduce]] NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the [[reductase]]s in the cell that need to reduce their substrates. Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A vitamin is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In human nutrition, most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells. Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; (niacin), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of dehydrogenases remove electrons from their substrates and reduce NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the reductases in the cell that need to reduce their substrates. Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[维生素]]是一类细胞不能合成的微量有机化合物。在人体营养中，大多数维生素经过修饰后都具有辅酶的功能，例如，所有水溶性维生素在细胞中使用时都会被磷酸化或与核苷酸偶联&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Berg|first1=Jeremy M.|last2=Tymoczko|first2=John L.|last3=Stryer|first3=Lubert | name-list-style = vanc |date=2002|title=Vitamins Are Often Precursors to Coenzymes|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22549/|journal=Biochemistry. 5th Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。[[烟酰胺腺嘌呤二核苷酸]](NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;)是维生素B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt;(烟酸)的衍生物，它是一种重要的辅酶，起着氢接受器的作用。数百种不同类型的脱氢酶从其底物中去除电子，并将NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;还原成NADH。这种还原形式的辅酶是细胞中任何需要还原其底物的还原酶的底物。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在细胞中以两种相关形式存在&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pollak N, Dölle C, Ziegler M | title = The power to reduce: pyridine nucleotides--small molecules with a multitude of functions | journal = The Biochemical Journal | volume = 402 | issue = 2 | pages = 205–18 | date = March 2007 | pmid = 17295611 | pmc = 1798440 | doi = 10.1042/BJ20061638 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，即NADH和NADPH。NAD &amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH 形式在分解代谢反应中起重要作用，而 NADP &amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH 形式在分解代谢反应中起重要作用&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Fatih|first=Yildiz | name-list-style = vanc |title=Advances in food biochemistry|publisher=CRC Press|year=2009|isbn=978-1-4200-0769-5|location=Boca Raton|pages=228|oclc=607553259}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:1GZX Haemoglobin.png|thumb|upright=1.35|right|The structure of iron-containing [[hemoglobin]]. 含铁[[血红蛋白]]的结构。蛋白质亚基为红色和蓝色，含铁血红素基为绿色。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Mineral and cofactors===&lt;br /&gt;
矿物质和辅因子&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further||Bioinorganic chemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. [[sodium]] and [[potassium]]) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements [[carbon]], [[nitrogen]], [[calcium]], [[sodium]], [[chlorine]], [[potassium]], [[hydrogen]], [[phosphorus]], [[oxygen]] and [[sulfur]]. [[Organic compound]]s (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. sodium and potassium) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements carbon, nitrogen, calcium, sodium, chlorine, potassium, hydrogen, phosphorus, oxygen and sulfur. Organic compounds (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water&amp;lt;ref name=&amp;quot;Heymsfield&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Heymsfield SB, Waki M, Kehayias J, Lichtman S, Dilmanian FA, Kamen Y, Wang J, Pierson RN | display-authors = 6 | title = Chemical and elemental analysis of humans in vivo using improved body composition models | journal = The American Journal of Physiology | volume = 261 | issue = 2 Pt 1 | pages = E190-8 | date = August 1991 | pmid = 1872381 | doi = 10.1152/ajpendo.1991.261.2.E190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
无机元素在新陈代谢中起着关键作用; 有些元素含量丰富(例如:钠和钾) ，而另一些元素则在微量浓度下发挥作用。人的体重约99%是由碳、氮、钙、钠、氯、钾、氢、磷、氧和硫等元素组成。有机化合物（蛋白质、脂类和碳水化合物）含有大部分的碳和氮；大部分的氧和氢以水的形式存在。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as [[electrolyte]]s. The most important ions are [[sodium]], [[potassium]], [[calcium]], [[magnesium]], [[chloride]], [[phosphate]] and the organic ion [[bicarbonate]]. The maintenance of precise [[ion gradient]]s across [[cell membrane]]s maintains [[osmotic pressure]] and [[pH]]. Ions are also critical for [[nerve]] and [[muscle]] function, as [[action potential]]s in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the [[extracellular fluid]] and the cell's fluid, the [[cytosol]]. Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called [[ion channel]]s. For example, [[muscle contraction]] depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and [[T-tubule]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as electrolytes. The most important ions are sodium, potassium, calcium, magnesium, chloride, phosphate and the organic ion bicarbonate. The maintenance of precise ion gradients across cell membranes maintains osmotic pressure and pH. Ions are also critical for nerve and muscle function, as action potentials in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the extracellular fluid and the cell's fluid, the cytosol. Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called ion channels. For example, muscle contraction depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and T-tubules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
丰富的无机元用作电解质。最重要的离子是钠、钾、钙、镁、氯化物、磷酸盐和有机离子重碳酸盐。维持细胞膜上精确的离子梯度可以维持[[渗透压]]和 ph 值。离子对于神经和肌肉功能也是至关重要的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |date=| chapter = Electrolyte Balance | chapter-url=https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/26-3-electrolyte-balance/ | title = Anatomy and Physiology | publisher = OpenStax |access-date=23 June 2020 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为这些组织中的动作电位是由细胞外液和细胞液之间的电解质交换产生的。电解质通过细胞膜上称为离子通道的蛋白质进入和离开细胞&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Lodish |first1=Harvey |last2=Berk |first2=Arnold |last3=Zipursky |first3=S. Lawrence |last4=Matsudaira |first4=Paul |last5=Baltimore |first5=David |last6=Darnell |first6=James | name-list-style = vanc |date=2000| chapter =The Action Potential and Conduction of Electric Impulses|chapter-url= https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21668/ |title =Molecular Cell Biology | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。例如，肌肉收缩依赖于钙、钠和钾通过细胞膜和T管道中的离子通道的运动&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dulhunty AF | title = Excitation-contraction coupling from the 1950s into the new millennium | journal = Clinical and Experimental Pharmacology &amp;amp; Physiology | volume = 33 | issue = 9 | pages = 763–72 | date = September 2006 | pmid = 16922804 | doi = 10.1111/j.1440-1681.2006.04441.x | s2cid = 37462321 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Transition metal]]s are usually present as [[trace element]]s in organisms, with [[zinc]] and [[iron]] being most abundant of those. These metals are used in some proteins as [[Cofactor (biochemistry)|cofactors]] and are essential for the activity of enzymes such as [[catalase]] and oxygen-carrier proteins such as [[hemoglobin]]. Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as [[ferritin]] or [[metallothionein]] when not in use.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Transition metals are usually present as trace elements in organisms, with zinc and iron being most abundant of those. These metals are used in some proteins as cofactors and are essential for the activity of enzymes such as catalase and oxygen-carrier proteins such as hemoglobin. Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as ferritin or metallothionein when not in use.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
过渡金属通常以微量元素的形式存在于生物体内，其中锌和铁最为丰富&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Torres-Romero JC, Alvarez-Sánchez ME, Fernández-Martín K, Alvarez-Sánchez LC, Arana-Argáez V, Ramírez-Camacho M, Lara-Riegos J | chapter=Zinc Efflux in Trichomonas vaginalis: In Silico Identification and Expression Analysis of CDF-Like Genes|date=2018| title =Quantitative Models for Microscopic to Macroscopic Biological Macromolecules and Tissues|pages=149–168| veditors = Olivares-Quiroz L, Resendis-Antonio O |place=Cham|publisher=Springer International Publishing|language=en|doi=10.1007/978-3-319-73975-5_8|isbn=978-3-319-73975-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些金属元素在某些蛋白质中作为辅因子，是催化酶等酶和血红蛋白等氧载体蛋白活性所必需的金属辅因子。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Craig Will|first=Leonard Ashley | name-list-style = vanc |title=Manufacturing Engineering &amp;amp; Technology|publisher=Scientific e-Resources|year=2019|isbn=9781839472428|location=Waltham Abbey|pages=190–196}}&amp;lt;/ref&amp;gt;金属辅因子与蛋白质中的特定位点紧密结合，虽然在催化过程中酶的辅因子可以被改变，但在催化反应结束时，它们总是恢复到原来的状态。金属微量营养素由特定的转运体带入生物体内，不用时与储存蛋白如铁蛋白或金属硫蛋白结合&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cousins RJ, Liuzzi JP, Lichten LA | title = Mammalian zinc transport, trafficking, and signals | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 281 | issue = 34 | pages = 24085–9 | date = August 2006 | pmid = 16793761 | doi = 10.1074/jbc.R600011200 | url = https://www.jbc.org/content/281/34/24085 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dunn LL, Suryo Rahmanto Y, Richardson DR | title = Iron uptake and metabolism in the new millennium | journal = Trends in Cell Biology | volume = 17 | issue = 2 | pages = 93–100 | date = February 2007 | pmid = 17194590 | doi = 10.1016/j.tcb.2006.12.003 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Catabolism==&lt;br /&gt;
分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Catabolism]] is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules. The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their [[primary nutritional groups]]), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by [[organotroph]]s, while [[lithotroph]]s use inorganic substrates, and [[phototroph]]s capture sunlight as [[Potential energy#Chemical potential energy|chemical energy]].However, all these different forms of metabolism depend on [[redox]] reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as [[organic molecule]]s, water, [[ammonia]], [[hydrogen sulfide]] or [[Ferrous|ferrous ions]] to acceptor molecules such as [[oxygen]], [[nitrate]] or [[sulfate]]. In animals, these reactions involve complex [[organic molecule]]s that are broken down to simpler molecules, such as [[carbon dioxide]] and water. In [[photosynthesis|photosynthetic]] organisms, such as plants and [[cyanobacteria]], these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Catabolism is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules. The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their primary nutritional groups), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by organotrophs, while lithotrophs use inorganic substrates, and phototrophs capture sunlight as chemical energy. However, all these different forms of metabolism depend on redox reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as organic molecules, water, ammonia, hydrogen sulfide or ferrous ions to acceptor molecules such as oxygen, nitrate or sulfate. In animals, these reactions involve complex organic molecules that are broken down to simpler molecules, such as carbon dioxide and water. In photosynthetic organisms, such as plants and cyanobacteria, these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
分解代谢是指分解大分子的一系列代谢过程。其中包括分解和氧化食物分子。分解代谢反应的目的是为构建分子的合成代谢反应提供所需的能量和成分。这些分解代谢反应的确切性质因生物体而异&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter| name-list-style = vanc |date=2002|chapter =How Cells Obtain Energy from Food|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26882/|title =Molecular Biology of the Cell | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，生物体可以根据它们的能量和碳的来源（其主要营养组）进行分类，如下表所示。有机养生物把有机分子作为能量来源，而岩养生物利用无机基质，光养生物利用阳光（获得化学能）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Raven|first=Ja| name-list-style = vanc |date=2009-09-03|title=Contributions of anoxygenic and oxygenic phototrophy and chemolithotrophy to carbon and oxygen fluxes in aquatic environments|url=http://www.int-res.com/abstracts/ame/v56/n2-3/p177-192/|journal=Aquatic Microbial Ecology|language=en|volume=56|pages=177–192|doi=10.3354/ame01315|issn=0948-3055|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。然而，所有这些不同形式的新陈代谢都依赖于氧化还原反应，这些反应涉及电子从还原的供体分子（如有机分子，水，氨，硫化氢或亚铁离子）转移到受体分子（如氧，硝酸盐或硫酸盐）。在动物中，这些反应涉及复杂的有机分子，它们被分解成更简单的分子，如二氧化碳和水。在诸如植物和蓝藻这样的光合生物体中，这些电子转移反应不释放能量，而是用来储存从阳光中吸收的能量&amp;lt;ref name=Nelson2004&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Nelson N, Ben-Shem A | title = The complex architecture of oxygenic photosynthesis | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 5 | issue = 12 | pages = 971–82 | date = December 2004 | pmid = 15573135 | doi = 10.1038/nrm1525 | s2cid = 5686066 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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{| class=&amp;quot;wikitable float-right&amp;quot;  style=&amp;quot;text-align:center; width:50%;&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable float-right&amp;quot;  style=&amp;quot;text-align:center; width:50%;&amp;quot;&lt;br /&gt;
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{ | class = “ wikitable float-right” style = “ text-align: center; width: 50% ; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|+Classification of organisms based on their metabolism &amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Madigan MT, Martinko JM |title=Brock Mikrobiologie|date=2006|publisher=Pearson Studium|isbn=3-8273-7187-2|edition=11., überarb. Aufl|location=München|pages=604, 621|oclc=162303067}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|+Classification of organisms based on their metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| + 根据其新陈代谢对生物进行分类&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
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|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;|Energy source || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| sunlight || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| photo- || rowspan=2 colspan=2 | &amp;amp;nbsp; || rowspan=&amp;quot;6&amp;quot; style=&amp;quot;background:#7fc31c;&amp;quot;| -troph&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;|Energy source || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| sunlight || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| photo- || rowspan=2 colspan=2 | &amp;amp;nbsp; || rowspan=&amp;quot;6&amp;quot; style=&amp;quot;background:#7fc31c;&amp;quot;| -troph&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
能量源&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot; &lt;br /&gt;
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|- style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| Preformed molecules || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| chemo-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| Preformed molecules || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| chemo-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
预制分子 | | | | style = ”背景: # ff0; ” | 化疗-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| Electron donor || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| [[organic compound]] || rowspan=2 |  &amp;amp;nbsp; || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| organo- ||  rowspan=2 |  &amp;amp;nbsp;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| Electron donor || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| organic compound || rowspan=2 |  &amp;amp;nbsp; || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| organo- ||  rowspan=2 |  &amp;amp;nbsp;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
有机化合物 | rowspan = 2 | | | style = ”背景: # ffb300; ” | organic compound = 2 | | | style = ”背景: # ffb300; ” | organo-| rowspan = 2 | &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-style = ”背景: # ffb300; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| [[inorganic compound]] || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| litho-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| inorganic compound || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| litho-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
无机化合物: # ffb300&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| Carbon source || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| [[organic compound]] || rowspan=2 colspan=2 | &amp;amp;nbsp; || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| hetero-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| Carbon source || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| organic compound || rowspan=2 colspan=2 | &amp;amp;nbsp; || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| hetero-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2 | | rowspan = 2 | | | style = “ background: # fb805f; ” | Carbon source | style = “ background: # fb805f; ” | organic compound | rowspan = 2 colspan = 2 | | | | style = “ background: # fb805f; ” | hetero-&lt;br /&gt;
碳源&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-style = “ background: # fb805f; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| [[inorganic compound]] || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| auto-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| inorganic compound || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| auto-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
无机化合物: fb805f&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s or [[lipid]]s, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually [[acetyl-CoA|acetyl coenzyme A]] (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the [[citric acid cycle]] and [[electron transport chain]], releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme [[nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as proteins, polysaccharides or lipids, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually acetyl coenzyme A (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the citric acid cycle and electron transport chain, releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
动物中最常见的分解代谢反应可以分为三个主要阶段。在第一阶段，大的有机分子，如蛋白质，多糖或脂类，在细胞外被消化成较小的分子。接下来，这些较小的分子被细胞吸收并转化成更小的分子，通常是乙酰辅酶A (acetyl-CoA) ，并释放出一些能量。最后，辅酶 A 上的乙酰基在三羧酸循环和电子传递链中被氧化成水和二氧化碳，释放出储存的能量，将辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;）还原成NADH&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;/&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Digestion===&lt;br /&gt;
消化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Digestion|Gastrointestinal tract}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：消化和胃肠道&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These [[digestive enzyme]]s include [[protease]]s that digest proteins into amino acids, as well as [[glycoside hydrolase]]s that digest polysaccharides into simple sugars known as [[monosaccharides]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These digestive enzymes include proteases that digest proteins into amino acids, as well as glycoside hydrolases that digest polysaccharides into simple sugars known as monosaccharides.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
大分子不能直接被细胞处理。大分子必须先被分解成较小的单位，才能用于细胞代谢。不同类别的酶被用来消化这些聚合物。这些消化酶包括将蛋白质消化成氨基酸的蛋白酶，以及将多糖消化成单糖的糖苷水解酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Demirel, Yaşar|title=Energy : production, conversion, storage, conservation, and coupling|publisher=Springer|year=2016|isbn=978-3-319-29650-0|edition=Second|location=Lincoln|pages=431|oclc=945435943}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings, while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their [[Gastrointestinal tract|guts]], including the [[stomach]] and [[pancreas]], and [[salivary gland]]s. The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by [[active transport]] proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings, while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their guts, including the stomach and pancreas, and salivary glands. The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by active transport proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
微生物简单直接地将消化酶分泌到周围环境中&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Häse CC, Finkelstein RA | title = Bacterial extracellular zinc-containing metalloproteases | journal = Microbiological Reviews | volume = 57 | issue = 4 | pages = 823–37 | date = December 1993 | pmid = 8302217 | pmc = 372940 | doi = 10.1128/MMBR.57.4.823-837.1993 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gupta R, Gupta N, Rathi P | title = Bacterial lipases: an overview of production, purification and biochemical properties | journal = Applied Microbiology and Biotechnology | volume = 64 | issue = 6 | pages = 763–81 | date = June 2004 | pmid = 14966663 | doi = 10.1007/s00253-004-1568-8 | s2cid = 206934353 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而动物必须通过它们肠道(包括胃、胰腺和唾液腺)中的特定细胞分泌这些酶。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hoyle T | title = The digestive system: linking theory and practice | journal = British Journal of Nursing | volume = 6 | issue = 22 | pages = 1285–91 | year = 1997 | pmid = 9470654 | doi = 10.12968/bjon.1997.6.22.1285 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些细胞外酶释放的氨基酸或糖通过活性转运蛋白被泵入细胞内&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Souba WW, Pacitti AJ | title = How amino acids get into cells: mechanisms, models, menus, and mediators | journal = JPEN. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition | volume = 16 | issue = 6 | pages = 569–78 | year = 1992 | pmid = 1494216 | doi = 10.1177/0148607192016006569 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barrett MP, Walmsley AR, Gould GW | title = Structure and function of facilitative sugar transporters | journal = Current Opinion in Cell Biology | volume = 11 | issue = 4 | pages = 496–502 | date = August 1999 | pmid = 10449337 | doi = 10.1016/S0955-0674(99)80072-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Catabolism schematic.svg|thumb|left|upright=1.35|[[蛋白质]]，[[碳水化合物]]和[[脂肪]]分解代谢的简化概述 ]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from organic compounds===&lt;br /&gt;
有机化合物的能量&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Cellular respiration|Fermentation (biochemistry)|Carbohydrate catabolism|Fat catabolism|Protein catabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：细胞呼吸，发酵（生物化学），碳水化合物分解代谢，脂肪分解代谢和蛋白质分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into [[monosaccharide]]s. Once inside, the major route of breakdown is [[glycolysis]], where sugars such as [[glucose]] and [[fructose]] are converted into [[pyruvic acid|pyruvate]] and some ATP is generated. Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to [[acetyl-CoA]] through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the [[citric acid cycle]]. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases [[carbon dioxide]] as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces [[lactic acid|lactate]], through the enzyme [[lactate dehydrogenase]] re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis. An alternative route for glucose breakdown is the [[pentose phosphate pathway]], which reduces the coenzyme [[NADPH]] and produces [[pentose]] sugars such as [[ribose]], the sugar component of [[nucleic acid]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into monosaccharides. Once inside, the major route of breakdown is glycolysis, where sugars such as glucose and fructose are converted into pyruvate and some ATP is generated. Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to acetyl-CoA through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the citric acid cycle. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases carbon dioxide as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces lactate, through the enzyme lactate dehydrogenase re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis. An alternative route for glucose breakdown is the pentose phosphate pathway, which reduces the coenzyme NADPH and produces pentose sugars such as ribose, the sugar component of nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物分解代谢是将碳水化合物分解成较小的单位的过程。碳水化合物一旦被消化成单糖，通常就被带入细胞。一旦进入细胞内&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bell GI, Burant CF, Takeda J, Gould GW | title = Structure and function of mammalian facilitative sugar transporters | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 268 | issue = 26 | pages = 19161–4 | date = September 1993 | pmid = 8366068 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，分解的主要途径就是糖酵解，其中糖（例如葡萄糖和果糖）被转化为丙酮酸并生成一些ATP。&amp;lt;ref name=Bouche&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bouché C, Serdy S, Kahn CR, Goldfine AB | title = The cellular fate of glucose and its relevance in type 2 diabetes | journal = Endocrine Reviews | volume = 25 | issue = 5 | pages = 807–30 | date = October 2004 | pmid = 15466941 | doi = 10.1210/er.2003-0026 | df = dmy-all | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;丙酮酸是几种代谢途径中的中间体，但大多数通过有氧（含氧）糖酵解转化为乙酰辅酶A并进入三羧酸循环。尽管在三羧酸循环中会产生更多的ATP，但最重要的产物是NADH，它是由 NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; 在乙酰辅酶A被氧化后制成的。这种氧化释放出作为废物的二氧化碳。在厌氧条件下，糖酵解产生乳酸盐，即由乳酸脱氢酶将丙酮酸盐转化为乳酸盐，同时将NADH重新氧化为NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; 再用于糖酵解。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Alfarouk KO, Verduzco D, Rauch C, Muddathir AK, Adil HH, Elhassan GO, Ibrahim ME, David Polo Orozco J, Cardone RA, Reshkin SJ, Harguindey S | display-authors = 6 | title = Glycolysis, tumor metabolism, cancer growth and dissemination. A new pH-based etiopathogenic perspective and therapeutic approach to an old cancer question | journal = Oncoscience | volume = 1 | issue = 12 | pages = 777–802 | date = 18 December 2014 | pmid = 25621294 | pmc = 4303887 | doi = 10.18632/oncoscience.109 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;葡萄糖分解的另一种途径是磷酸戊糖途径，它还原辅酶NADPH并产生戊糖，如核糖（核酸的糖成分）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by [[hydrolysis]] to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by [[beta oxidation]] to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. ''M. tuberculosis'' can also grow on the lipid [[cholesterol]] as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of ''M. tuberculosis''.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by hydrolysis to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by beta oxidation to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. M. tuberculosis can also grow on the lipid cholesterol as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of M. tuberculosis.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪通过水解作用分解为游离脂肪酸和甘油。甘油进入糖酵解，脂肪酸被 β氧化分解，释放出乙酰辅酶A，然后进入三羧酸循环。脂肪酸在氧化时会释放比碳水化合物更多的能量，因为碳水化合物的结构中含有更多的氧。类固醇也会被一些细菌在类似于 β 氧化的过程中分解，这个分解过程会释放出大量的乙酰辅酶A、丙酰辅酶A和丙酮酸，它们都可以给细胞提供能量。结核杆菌也可以依靠脂质胆固醇这唯一的碳源生长，而且参与胆固醇利用途径的基因已经被证实在结核杆菌感染生命周期的不同阶段都是重要的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wipperman MF, Sampson NS, Thomas ST | title = Pathogen roid rage: cholesterol utilization by Mycobacterium tuberculosis | journal = Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology | volume = 49 | issue = 4 | pages = 269–93 | date = 2014 | pmid = 24611808 | pmc = 4255906 | doi = 10.3109/10409238.2014.895700 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Amino acid]]s are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to [[urea]] and carbon dioxide as a source of energy. The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a [[transaminase]]. The amino group is fed into the [[urea cycle]], leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a [[keto acid]]. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of [[glutamate]] forms α-[[alpha-Ketoglutaric acid|ketoglutarate]]. The [[glucogenic amino acid]]s can also be converted into glucose, through [[gluconeogenesis]] (discussed below).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to urea and carbon dioxide as a source of energy. The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a transaminase. The amino group is fed into the urea cycle, leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a keto acid. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of glutamate forms α-ketoglutarate. The glucogenic amino acids can also be converted into glucose, through gluconeogenesis (discussed below).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸可以用来合成蛋白质和其他生物分子，也可以被氧化成尿素和二氧化碳从而提供能量&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sakami W, Harrington H | title = Amino Acid Metabolism | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 32 | issue =  | pages = 355–98 | year = 1963 | pmid = 14144484 | doi = 10.1146/annurev.bi.32.070163.002035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。氧化途径从转氨酶去除氨基酸上的氨基开始。氨基进入尿素循环，留下酮酸形式的脱氨基碳骨架。其中一些酮酸是三羧酸循环的中间产物，例如谷氨酸的脱氨反应形成 α- 酮戊二酸&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brosnan JT | title = Glutamate, at the interface between amino acid and carbohydrate metabolism | journal = The Journal of Nutrition | volume = 130 | issue = 4S Suppl | pages = 988S–90S | date = April 2000 | pmid = 10736367 | doi = 10.1093/jn/130.4.988S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。葡萄糖原氨基酸也可以通过糖异生作用转化为葡萄糖(具体内容见下文)&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Young VR, Ajami AM | title = Glutamine: the emperor or his clothes? | journal = The Journal of Nutrition | volume = 131 | issue = 9 Suppl | pages = 2449S–59S; discussion 2486S–7S | date = September 2001 | pmid = 11533293 | doi = 10.1093/jn/131.9.2449S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Energy transformations==&lt;br /&gt;
能量转换&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Oxidative phosphorylation===&lt;br /&gt;
氧化磷酸化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Oxidative phosphorylation|Chemiosmosis|Mitochondrion}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：氧化磷酸化，化学渗透和线粒体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in [[eukaryote]]s by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the [[electron transport chain]]. In [[prokaryote]]s, these proteins are found in the cell's [[bacterial cell structure|inner membrane]]. These proteins use the energy released from passing electrons from [[reducing agent|reduced]] molecules like NADH onto [[oxygen]] to pump [[proton]]s across a membrane.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in eukaryotes by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the electron transport chain. In prokaryotes, these proteins are found in the cell's inner membrane. These proteins use the energy released from passing electrons from reduced molecules like NADH onto oxygen to pump protons across a membrane.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氧化磷酸化中，通过如柠檬酸循环等代谢途径，电子从被消化吸收的食物分子上转移到氧气上，并将产生的能量以ATP的方式储存起来。在真核生物中，这一过程是通过线粒体膜上的一系列膜蛋白来完成的，被称为电子传递链。而在原核生物中，这些蛋白质存在于细胞的内膜中。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hosler JP, Ferguson-Miller S, Mills DA | title = Energy transduction: proton transfer through the respiratory complexes | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 165–87 | year = 2006 | pmid = 16756489 | pmc = 2659341 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.062003.101730 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些蛋白质利用电子从还原性分子(如NADH)传递到氧气所释放的能量来泵送质子穿过细胞膜&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schultz BE, Chan SI | title = Structures and proton-pumping strategies of mitochondrial respiratory enzymes | journal = Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure | volume = 30 | issue =  | pages = 23–65 | year = 2001 | pmid = 11340051 | doi = 10.1146/annurev.biophys.30.1.23 | url = https://authors.library.caltech.edu/1623/1/SCHarbbs01.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATPsyn.gif|thumb|right|[[ATP合成酶]]的作用机制。ATP 显示为红色，ADP 和磷酸显示为粉红色，转柄亚基显示为黑色]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton [[diffusion|concentration difference]] across the membrane and generates an [[electrochemical gradient]]. This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called [[ATP synthase]]. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the [[active site]] of the synthase domain to change shape and phosphorylate [[adenosine diphosphate]]&amp;amp;nbsp;– turning it into ATP.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton concentration difference across the membrane and generates an electrochemical gradient. This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called ATP synthase. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the active site of the synthase domain to change shape and phosphorylate adenosine diphosphate– turning it into ATP.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
将质子泵出线粒体，会在膜上形成质子浓度差，产生电化学梯度。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Capaldi RA, Aggeler R | title = Mechanism of the F(1)F(0)-type ATP synthase, a biological rotary motor | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 27 | issue = 3 | pages = 154–60 | date = March 2002 | pmid = 11893513 | doi = 10.1016/S0968-0004(01)02051-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这种力量促使质子通过ATP合成酶的基座回到线粒体中。质子的流动使柄亚基旋转，从而改变合成酶域的活性位点的形状，使二磷酸腺苷磷酸化--变成ATP&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from inorganic compounds===&lt;br /&gt;
无机化合物的能量&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Microbial metabolism|Nitrogen cycle}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：微生物代谢和氮循环&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Chemolithotroph]]y is a type of metabolism found in [[prokaryote]]s where energy is obtained from the oxidation of [[inorganic compound]]s. These organisms can use [[hydrogen]], reduced [[sulfur]] compounds (such as [[sulfide]], [[hydrogen sulfide]] and [[thiosulfate]]),&amp;lt;ref name=Physiology1/&amp;gt; [[Iron(II) oxide|ferrous iron (FeII)]] or [[ammonia]] as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as [[oxygen]] or [[nitrite]]. These microbial processes are important in global [[biogeochemical cycle]]s such as [[acetogenesis]], [[nitrification]] and [[denitrification]] and are critical for [[fertility (soil)|soil fertility]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Chemolithotrophy is a type of metabolism found in prokaryotes where energy is obtained from the oxidation of inorganic compounds. These organisms can use hydrogen, reduced sulfur compounds (such as sulfide, hydrogen sulfide and thiosulfate), or ammonia as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as oxygen or nitrite. These microbial processes are important in global biogeochemical cycles such as acetogenesis, nitrification and denitrification and are critical for soil fertility.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
化能无机营养是在原核生物中发现的一种新陈代谢，其能量来自于无机化合物的氧化。这些生物可以利用氢气、&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Friedrich B, Schwartz E | title = Molecular biology of hydrogen utilization in aerobic chemolithotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 47 | issue =  | pages = 351–83 | year = 1993 | pmid = 8257102 | doi = 10.1146/annurev.mi.47.100193.002031 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 还原硫化合物(如硫化物、硫化氢和硫代硫酸酯&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Weber KA, Achenbach LA, Coates JD | title = Microorganisms pumping iron: anaerobic microbial iron oxidation and reduction | journal = Nature Reviews. Microbiology | volume = 4 | issue = 10 | pages = 752–64 | date = October 2006 | pmid = 16980937 | doi = 10.1038/nrmicro1490 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1203&amp;amp;context=bioscifacpub | s2cid = 8528196 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;)或氨&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Jetten MS, Strous M, van de Pas-Schoonen KT, Schalk J, van Dongen UG, van de Graaf AA, Logemann S, Muyzer G, van Loosdrecht MC, Kuenen JG | display-authors = 6 | title = The anaerobic oxidation of ammonium | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 22 | issue = 5 | pages = 421–37 | date = December 1998 | pmid = 9990725 | doi = 10.1111/j.1574-6976.1998.tb00379.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;作为还原力的来源，它们从这些化合物与氧或亚硝酸盐等电子接受体的氧化作用中获得能量。这些微生物过程&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Simon J | title = Enzymology and bioenergetics of respiratory nitrite ammonification | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 26 | issue = 3 | pages = 285–309 | date = August 2002 | pmid = 12165429 | doi = 10.1111/j.1574-6976.2002.tb00616.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;在全球生物地球化学循环（如乙酰化、硝化和反硝化）中非常重要，对土壤肥力也很关键&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Conrad R | title = Soil microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO) | journal = Microbiological Reviews | volume = 60 | issue = 4 | pages = 609–40 | date = December 1996 | pmid = 8987358 | pmc = 239458 | doi = 10.1128/MMBR.60.4.609-640.1996 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barea JM, Pozo MJ, Azcón R, Azcón-Aguilar C | title = Microbial co-operation in the rhizosphere | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 56 | issue = 417 | pages = 1761–78 | date = July 2005 | pmid = 15911555 | doi = 10.1093/jxb/eri197 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from light===&lt;br /&gt;
光能&lt;br /&gt;
{{further|Phototroph|Photophosphorylation|Chloroplast}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光养，光磷酸化和叶绿体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by [[plant]]s, [[cyanobacteria]], [[purple bacteria]], [[green sulfur bacteria]] and some [[protist]]s. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by plants, cyanobacteria, purple bacteria, green sulfur bacteria and some protists. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
阳光中的能量被植物、蓝藻、紫细菌、绿硫细菌和一些原生生物所吸收。这个过程通常与二氧化碳转化为有机化合物相结合，这是光合作用的一部分，下文将对此进行讨论。然而，原核生物的能量捕获和碳固定系统可以单独运作，因为紫色细菌和绿硫细菌可以利用阳光作为能源，同时在碳固定和有机化合物发酵之间转换&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = van der Meer MT, Schouten S, Bateson MM, Nübel U, Wieland A, Kühl M, de Leeuw JW, Sinninghe Damsté JS, Ward DM | display-authors = 6 | title = Diel variations in carbon metabolism by green nonsulfur-like bacteria in alkaline siliceous hot spring microbial mats from Yellowstone National Park | journal = Applied and Environmental Microbiology | volume = 71 | issue = 7 | pages = 3978–86 | date = July 2005 | pmid = 16000812 | pmc = 1168979 | doi = 10.1128/AEM.71.7.3978-3986.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tichi MA, Tabita FR | title = Interactive control of Rhodobacter capsulatus redox-balancing systems during phototrophic metabolism | journal = Journal of Bacteriology | volume = 183 | issue = 21 | pages = 6344–54 | date = November 2001 | pmid = 11591679 | pmc = 100130 | doi = 10.1128/JB.183.21.6344-6354.2001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis. The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called [[photosynthetic reaction centre]]s. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of [[photosynthetic pigment]] present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis. The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called photosynthetic reaction centres. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of photosynthetic pigment present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在许多生物体中，太阳能的获取在原理上类似于氧化磷酸化，因为它涉及到以质子浓度梯度的形式储存能量。这种质子动力驱动 ATP 的合成&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter | name-list-style = vanc |date=2002|chapter =Energy Conversion: Mitochondria and Chloroplasts|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21063/|title =Molecular Biology of the Cell. 4th edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。驱动这种电子传递链所需的电子来自于聚光蛋白质，这种蛋白质被叫做光合反应中心。根据存在的光合色素的性质，反应中心分为两种类型。大多数光合细菌只有一种类型，而植物和蓝藻有两种类型&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Allen JP, Williams JC | title = Photosynthetic reaction centers | journal = FEBS Letters | volume = 438 | issue = 1–2 | pages = 5–9 | date = October 1998 | pmid = 9821949 | doi = 10.1016/S0014-5793(98)01245-9 | s2cid = 21596537 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, [[photosystem|photosystem II]] uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the [[cytochrome b6f complex]], which uses their energy to pump protons across the [[thylakoid]] membrane in the [[chloroplast]]. These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through [[photosystem|photosystem I]] and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+.&amp;lt;/sup&amp;gt;f. These cooenzyme can be used in the [[Calvin cycle]], which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, photosystem II uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the cytochrome b6f complex, which uses their energy to pump protons across the thylakoid membrane in the chloroplast. These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through photosystem I and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; .fThese cooenzyme can be used in the Calvin cycle, which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在植物、藻类和蓝藻中，光系统 II 利用光能将电子从水中移走，释放出氧气。然后电子流向细胞色素b6f蛋白复合体，后者利用它们的能量穿过叶绿体中的类囊体膜，泵入质子&amp;lt;ref name=Nelson2004/&amp;gt;。这些质子在驱动ATP合成酶时通过膜向后移动，就像之前一样。然后电子流经光系统I，可以用来减少辅酶NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Munekage Y, Hashimoto M, Miyake C, Tomizawa K, Endo T, Tasaka M, Shikanai T | title = Cyclic electron flow around photosystem I is essential for photosynthesis | journal = Nature | volume = 429 | issue = 6991 | pages = 579–82 | date = June 2004 | pmid = 15175756 | doi = 10.1038/nature02598 | bibcode = 2004Natur.429..579M | s2cid = 4421776 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些辅酶可用于[[卡尔文循环]](下文将对此进行讨论)，或被循环用于进一步生成ATP。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Anabolism==&lt;br /&gt;
合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Anabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Anabolism''' is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as [[amino acid]]s, [[monosaccharide]]s, [[Terpenoid|isoprenoids]] and [[nucleotide]]s, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s, [[lipid]]s and [[nucleic acid]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as amino acids, monosaccharides, isoprenoids and nucleotides, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as proteins, polysaccharides, lipids and nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
合成代谢是一系列建设性的新陈代谢过程，在这一系列过程中分解代谢所释放的能量被用来合成复杂的分子。一般来说，组成细胞结构的复杂分子是由小而简单的前体逐步构成的。合成代谢包括三个基本阶段。首先是氨基酸、单糖、异戊二烯和核苷酸等前体的产生，其次是利用ATP产生的能量将它们活化成活性形式，第三是将这些前体组装成复杂的分子，如蛋白质、多糖、脂质和核酸&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;{{cite web|last=Mandal|first=Ananya| name-list-style = vanc |date=2009-11-26|title=What is Anabolism?|url=https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Anabolism.aspx|access-date=2020-07-04|website=News-Medical.net|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. [[Autotroph]]s such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like [[carbon dioxide]] and water.  [[Heterotroph]]s, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. Autotrophs such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like carbon dioxide and water.  Heterotrophs, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体的合成代谢根据其细胞中构建分子的来源而有所不同。植物等自养生物可以在细胞中利用二氧化碳和水等简单分子中构建复杂的有机分子（如多糖和蛋白质）。而异养生物则需要更复杂的物质来源（如单糖和氨基酸）才能产生这些复杂的分子。生物可以根据其能量的最终来源进一步分类: 光自养生物和光异养生物从光中获得能量，而化能自养生物和化能异养生物从无机氧化反应中获得能量&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbon fixation===&lt;br /&gt;
碳固定&lt;br /&gt;
{{further|Photosynthesis|Carbon fixation|Chemosynthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光合作用，碳固定和化学合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Plagiomnium affine laminazellen.jpeg|thumb|含叶绿体（绿色）的植物细胞（以紫色壁为边界），叶绿体是光合作用的部位]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and [[carbon dioxide]] (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the [[photosynthetic reaction centre]]s, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into [[glycerate 3-phosphate]], which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme [[RuBisCO]] as part of the [[Calvin cycle|Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle]]. Three types of photosynthesis occur in plants, [[C3 carbon fixation]], [[C4 carbon fixation]] and [[Crassulacean acid metabolism|CAM photosynthesis]]. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and carbon dioxide (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the photosynthetic reaction centres, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into glycerate 3-phosphate, which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme RuBisCO as part of the Calvin – Benson cycle.[64] Three types of photosynthesis occur in plants, C3 carbon fixation, C4 carbon fixation and CAM photosynthesis. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO2 directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO2 into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
光合作用就是依靠阳光和二氧化碳(CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;)合成碳水化合物。在植物中，蓝细菌和藻类的含氧光合作用使水分解，排出氧气。如前所述，这一过程利用光合反应中心产生的ATP和NADPH将CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;转化为三磷酸甘油酯，然后再转化为葡萄糖。这个固碳反应作为卡尔文-本森Calvin – Benson 循环的一部分是在RuBisCO酶的催化下进行的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Miziorko HM, Lorimer GH | title = Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 52 | issue =  | pages = 507–35 | year = 1983 | pmid = 6351728 | doi = 10.1146/annurev.bi.52.070183.002451 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。植物有三种类型的光合作用:C3固碳、C4固碳和CAM光合作用。它们的不同之处在于二氧化碳进入卡尔文循环的路径不同，C3植物直接固定二氧化碳，而C4和CAM植物首先将二氧化碳吸收到其他化合物中，以适应强烈的阳光和干燥的环境&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dodd AN, Borland AM, Haslam RP, Griffiths H, Maxwell K | title = Crassulacean acid metabolism: plastic, fantastic | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 53 | issue = 369 | pages = 569–80 | date = April 2002 | pmid = 11886877 | doi = 10.1093/jexbot/53.369.569 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic [[prokaryote]]s the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle, a [[Reverse Krebs cycle|reversed citric acid]] cycle, or the carboxylation of acetyl-CoA. Prokaryotic [[Chemotroph|chemoautotrophs]] also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic prokaryotes the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin– Benson cycle, a reversed citric acid cycle, or the carboxylation of acetyl-CoA. Prokaryotic chemoautotrophs also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在能够光合作用的原核生物中，碳固定的机制更加多样。对它们而言，二氧化碳可以通过Calvin– Benson循环、反向三羧酸循环&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hügler M, Wirsen CO, Fuchs G, Taylor CD, Sievert SM | title = Evidence for autotrophic CO2 fixation via the reductive tricarboxylic acid cycle by members of the epsilon subdivision of proteobacteria | journal = Journal of Bacteriology | volume = 187 | issue = 9 | pages = 3020–7 | date = May 2005 | pmid = 15838028 | pmc = 1082812 | doi = 10.1128/JB.187.9.3020-3027.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;或乙酰辅酶A的羧化作用得到固定。原核化能自养生物也通过Calvin– Benson环固定CO &amp;lt; sub &amp;gt; 2 &amp;lt;/sub &amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Strauss G, Fuchs G | title = Enzymes of a novel autotrophic CO2 fixation pathway in the phototrophic bacterium Chloroflexus aurantiacus, the 3-hydroxypropionate cycle | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 215 | issue = 3 | pages = 633–43 | date = August 1993 | pmid = 8354269 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1993.tb18074.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，但它们利用无机化合物的能量来驱动反应&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Shively JM, van Keulen G, Meijer WG | title = Something from almost nothing: carbon dioxide fixation in chemoautotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 52 | issue =  | pages = 191–230 | year = 1998 | pmid = 9891798 | doi = 10.1146/annurev.micro.52.1.191 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbohydrates and glycans===&lt;br /&gt;
碳水化合物和聚糖&lt;br /&gt;
{{further|Gluconeogenesis|Glyoxylate cycle|Glycogenesis|Glycosylation}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：糖异生，乙醛酸循环，糖异生和糖基化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into [[monosaccharide]]s such as [[glucose]] and then used to assemble [[polysaccharide]]s such as [[starch]]. The generation of [[glucose]] from compounds like [[pyruvate]], [[lactic acid|lactate]], [[glycerol]], [[glycerate 3-phosphate]] and [[amino acid]]s is called [[gluconeogenesis]]. Gluconeogenesis converts pyruvate to [[glucose-6-phosphate]] through a series of intermediates, many of which are shared with [[glycolysis]]. However, this pathway is not simply [[glycolysis]] run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a [[futile cycle]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into monosaccharides such as glucose and then used to assemble polysaccharides such as starch. The generation of glucose from compounds like pyruvate, lactate, glycerol, glycerate 3-phosphate and amino acids is called gluconeogenesis. Gluconeogenesis converts pyruvate to glucose-6-phosphate through a series of intermediates, many of which are shared with glycolysis.However, this pathway is not simply glycolysis run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a futile cycle.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在碳水化合物合成代谢过程中，简单的有机酸可转化为葡萄糖等单糖，再用于合成淀粉等多糖。由丙酮酸、乳酸、甘油、3-磷酸甘油酸和氨基酸等化合物生成葡萄糖称为葡萄糖异生。糖异生作用通过一系列中间产物将丙酮酸转化为葡萄糖-6-磷酸，其中许多中间产物与糖酵解过程相同&amp;lt;ref name=Bouche/&amp;gt;。然而，这一途径并不是简单的糖酵解逆向运行，因为有几个步骤是由非糖酵解酶催化的。这很重要，因为它使得葡萄糖的形成和分解可以分别被调节，而且防止了两条途径在无效循环中同时运行&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Boiteux A, Hess B | title = Design of glycolysis | journal = Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences | volume = 293 | issue = 1063 | pages = 5–22 | date = June 1981 | pmid = 6115423 | doi = 10.1098/rstb.1981.0056 | doi-access = free | bibcode = 1981RSPTB.293....5B }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pilkis SJ, el-Maghrabi MR, Claus TH | title = Fructose-2,6-bisphosphate in control of hepatic gluconeogenesis. From metabolites to molecular genetics | journal = Diabetes Care | volume = 13 | issue = 6 | pages = 582–99 | date = June 1990 | pmid = 2162755 | doi = 10.2337/diacare.13.6.582 | s2cid = 44741368 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in [[vertebrate]]s such as humans the [[fatty acid]]s in these stores cannot be converted to glucose through [[gluconeogenesis]] as these organisms cannot convert acetyl-CoA into [[pyruvate]]; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery. As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce [[Ketone body|ketone bodies]] from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids.In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the [[glyoxylate cycle]], which bypasses the [[decarboxylation]] step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to [[oxaloacetate]], where it can be used for the production of glucose. Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in vertebrates such as humans the fatty acids in these stores cannot be converted to glucose through gluconeogenesis as these organisms cannot convert acetyl-CoA into pyruvate; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery. As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce ketone bodies from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids. In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the glyoxylate cycle, which bypasses the decarboxylation step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to oxaloacetate, where it can be used for the production of glucose. Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood. &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然脂肪是储存能量的一种常见方式，但在脊椎动物(如人类)体内储存的脂肪酸不能通过葡萄糖异生作用转化为葡萄糖，因为这些生物不能将乙酰辅酶A转化为丙酮酸;植物有必要的酶催化机制，而动物没有&amp;lt;ref name=Ensign&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ensign SA | title = Revisiting the glyoxylate cycle: alternate pathways for microbial acetate assimilation | journal = Molecular Microbiology | volume = 61 | issue = 2 | pages = 274–6 | date = July 2006 | pmid = 16856935 | doi = 10.1111/j.1365-2958.2006.05247.x | s2cid = 39986630 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。因此，在长期饥饿后，脊椎动物需要从脂肪酸中产生酮体，以取代大脑等不能代谢脂肪酸的组织中的葡萄糖。在其他生物体如植物和细菌中，这个代谢问题是靠乙醛酸循环来解决的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Finn PF, Dice JF | title = Proteolytic and lipolytic responses to starvation | journal = Nutrition | volume = 22 | issue = 7–8 | pages = 830–44 | year = 2006 | pmid = 16815497 | doi = 10.1016/j.nut.2006.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。乙醛酸循环绕过三羧酸循环中的脱羧步骤，并将乙酰辅酶a转化为草酰乙酸，在那里它可以用来生产葡萄糖。除了脂肪&amp;lt;ref name=Ensign/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg HL, Krebs HA | title = Synthesis of cell constituents from C2-units by a modified tricarboxylic acid cycle | journal = Nature | volume = 179 | issue = 4568 | pages = 988–91 | date = May 1957 | pmid = 13430766 | doi = 10.1038/179988a0 | s2cid = 40858130 | bibcode = 1957Natur.179..988K }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，葡萄糖也作为一种能量资源储存在大多数组织中，一般会通过它的糖化来维持血液中的葡萄糖水平&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Evans|first1=Rhys D.|last2=Heather|first2=Lisa C. | name-list-style = vanc |date=June 2016|title=Metabolic pathways and abnormalities|journal=Surgery (Oxford)|volume=34|issue=6|pages=266–272|doi=10.1016/j.mpsur.2016.03.010|issn=0263-9319|url=https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:84c0a8e7-38e9-4de2-ba19-9f129a07987a}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and [[glycan]]s are made by the sequential addition of monosaccharides by [[glycosyltransferase]] from a reactive sugar-phosphate donor such as [[uridine diphosphate glucose]] (UDP-Glc) to an acceptor [[hydroxyl]] group on the growing polysaccharide. As any of the [[hydroxyl]] groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures. The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called [[oligosaccharyltransferase]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and glycans are made by the sequential addition of monosaccharides by glycosyltransferase from a reactive sugar-phosphate donor such as uridine diphosphate glucose (UDP-Glc) to an acceptor hydroxyl group on the growing polysaccharide. As any of the hydroxyl groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures. The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called oligosaccharyltransferases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
多糖和聚糖是在糖基转移酶作用下，将单糖从活性糖-磷酸盐供体（如尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-Glc)）依次加入到生长中的多糖的受体羟基上形成的。由于底物环上的任何羟基都可以作为受体，所以产生的多糖会有直链或支链结构&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Freeze|first1=Hudson H. | name-list-style = vanc | chapter =Glycosylation Precursors|date=2015|url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK453043/| title = Essentials of Glycobiology|editor-last=Varki|editor-first=Ajit|edition=3rd|place=Cold Spring Harbor (NY)|publisher=Cold Spring Harbor Laboratory Press|pmid=28876856|access-date=2020-07-08|last2=Hart|first2=Gerald W.|last3=Schnaar|first3=Ronald L.|doi=10.1101/glycobiology.3e.005 |doi-broken-date=1 November 2020 |editor2-last=Cummings|editor2-first=Richard D.|editor3-last=Esko|editor3-first=Jeffrey D.|editor4-last=Stanley|editor4-first=Pamela }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。产生的多糖本身具有结构或代谢功能，还可以通过低聚糖转移酶转移到脂质和蛋白质中&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Opdenakker G, Rudd PM, Ponting CP, Dwek RA | title = Concepts and principles of glycobiology | journal = FASEB Journal | volume = 7 | issue = 14 | pages = 1330–7 | date = November 1993 | pmid = 8224606 | doi = 10.1096/fasebj.7.14.8224606 | s2cid = 10388991 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = McConville MJ, Menon AK | title = Recent developments in the cell biology and biochemistry of glycosylphosphatidylinositol lipids (review) | journal = Molecular Membrane Biology | volume = 17 | issue = 1 | pages = 1–16 | year = 2000 | pmid = 10824734 | doi = 10.1080/096876800294443 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Fatty acids, isoprenoids and sterol===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸，类异戊二烯和固醇&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Fatty acid synthesis|Steroid metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：脂肪酸合成和类固醇代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Sterol synthesis.svg|thumb|right|upright=1.6|具有中间体[[异戊烯基焦磷酸酯]]（IPP），[[二甲基烯丙基焦磷酸酯]]（DMAPP），[[香叶基焦磷酸酯]]（GPP）和[[角鲨烯的类固醇]]合成途径的简化版本。为了清晰起见，省略了一些中间步骤。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by [[fatty acid synthase]]s that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, [[dehydration reaction|dehydrate]] it to an [[alkene]] group and then reduce it again to an [[alkane]] group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein, while in plant [[plastid]]s and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by fatty acid synthases that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, dehydrate it to an alkene group and then reduce it again to an alkane group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein, while in plant plastids and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸是由脂肪酸合成酶聚合并还原乙酰辅酶A单元制成的。脂肪酸中的酰基链通过一些反应的循环得以延伸，这些反应包括:添加酰基，将其还原为醇，脱水成烯烃基团，然后再还原为烷烃基团。脂肪酸生物合成的酶可以分为两类：在动物和真菌中，所有脂肪酸合成酶的反应都是由单一的多功能I型蛋白来完成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Chirala SS, Wakil SJ | title = Structure and function of animal fatty acid synthase | journal = Lipids | volume = 39 | issue = 11 | pages = 1045–53 | date = November 2004 | pmid = 15726818 | doi = 10.1007/s11745-004-1329-9 | s2cid = 4043407 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而在植物的质体和细菌中，则由单独的II型酶来完成每一步&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = White SW, Zheng J, Zhang YM | title = The structural biology of type II fatty acid biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 74 | issue =  | pages = 791–831 | year = 2005 | pmid = 15952903 | doi = 10.1146/annurev.biochem.74.082803.133524 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ohlrogge JB, Jaworski JG | title = Regulation of Fatty Acid Synthesis | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 48 | issue =  | pages = 109–136 | date = June 1997 | pmid = 15012259 | doi = 10.1146/annurev.arplant.48.1.109 | s2cid = 46348092 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Terpene]]s and [[terpenoid|isoprenoids]] are a large class of lipids that include the [[carotenoid]]s and form the largest class of plant [[natural product]]s. These compounds are made by the assembly and modification of [[isoprene]] units donated from the reactive precursors [[isopentenyl pyrophosphate]] and [[dimethylallyl pyrophosphate]]. These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the [[mevalonate pathway]] produces these compounds from acetyl-CoA, while in plants and bacteria the [[non-mevalonate pathway]] uses pyruvate and [[glyceraldehyde 3-phosphate]] as substrates. One important reaction that uses these activated isoprene donors is [[steroid biosynthesis|sterol biosynthesis]]. Here, the isoprene units are joined together to make [[squalene]] and then folded up and formed into a set of rings to make [[lanosterol]]. Lanosterol can then be converted into other sterol such as [[cholesterol]] and [[ergosterol]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Terpenes and isoprenoids are a large class of lipids that include the carotenoids and form the largest class of plant natural products. These compounds are made by the assembly and modification of isoprene units donated from the reactive precursors isopentenyl pyrophosphate and dimethylallyl pyrophosphate. These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the mevalonate pathway produces these compounds from acetyl-CoA, while in plants and bacteria the non-mevalonate pathway uses pyruvate and glyceraldehyde 3-phosphate as substrates. One important reaction that uses these activated isoprene donors is sterol biosynthesis. Here, the isoprene units are joined together to make squalene and then folded up and formed into a set of rings to make lanosterol. Lanosterol can then be converted into other sterol such as cholesterol and ergosterol.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
萜烯和异戊二烯是一大类脂类，包括类胡萝卜素，也是最大的一类植物天然产品&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dubey VS, Bhalla R, Luthra R | title = An overview of the non-mevalonate pathway for terpenoid biosynthesis in plants | journal = Journal of Biosciences | volume = 28 | issue = 5 | pages = 637–46 | date = September 2003 | pmid = 14517367 | doi = 10.1007/BF02703339 | url = http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | url-status = dead | s2cid = 27523830 | archive-url = https://web.archive.org/web/20070415213325/http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | df =  | archive-date = 15 April 2007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些化合物是由反应性前体焦磷酸异戊烯酯和焦磷酸二甲基烯丙基酯所提供的异戊二烯单元组装和改性而成。这些前体可以靠不同的途径制造&amp;lt;ref name=Kuzuyama&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kuzuyama T, Seto H | title = Diversity of the biosynthesis of the isoprene units | journal = Natural Product Reports | volume = 20 | issue = 2 | pages = 171–83 | date = April 2003 | pmid = 12735695 | doi = 10.1039/b109860h }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在动物和古生物中，甲戊二酸途径从乙酰辅酶A产生这些化合物&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Grochowski LL, Xu H, White RH | title = Methanocaldococcus jannaschii uses a modified mevalonate pathway for biosynthesis of isopentenyl diphosphate | journal = Journal of Bacteriology | volume = 188 | issue = 9 | pages = 3192–8 | date = May 2006 | pmid = 16621811 | pmc = 1447442 | doi = 10.1128/JB.188.9.3192-3198.2006 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而在植物和细菌中，非甲戊二酸途径使用丙酮酸和甘油醛3-磷酸作为底物。使用这些活化的异戊二烯供体的一个重要反应是固醇的生物合成&amp;lt;ref name=Kuzuyama/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lichtenthaler HK | title = The 1-Deoxy-D-Xylulose-5-Phosphate Pathway of Isoprenoid Biosynthesis in Plants | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 50 | issue =  | pages = 47–65 | date = June 1999 | pmid = 15012203 | doi = 10.1146/annurev.arplant.50.1.47 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在该反应中，异戊二烯单元连接在一起，制成角鲨烯，然后折叠起来形成一组环，制成羊毛固醇&amp;lt;ref name=Schroepfer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schroepfer GJ | title = Sterol biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 50 | issue =  | pages = 585–621 | year = 1981 | pmid = 7023367 | doi = 10.1146/annurev.bi.50.070181.003101 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。羊毛固醇随后可转化为其他固醇，如胆固醇和麦角固醇&amp;lt;ref name=Schroepfer/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lees ND, Skaggs B, Kirsch DR, Bard M | title = Cloning of the late genes in the ergosterol biosynthetic pathway of Saccharomyces cerevisiae--a review | journal = Lipids | volume = 30 | issue = 3 | pages = 221–6 | date = March 1995 | pmid = 7791529 | doi = 10.1007/BF02537824 | s2cid = 4019443 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Proteins===&lt;br /&gt;
蛋白质类&lt;br /&gt;
{{further|Protein biosynthesis|Amino acid synthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质生物合成和氨基酸合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine [[essential amino acid]]s must be obtained from food. Some simple [[parasite]]s, such as the bacteria ''[[Mycoplasma pneumoniae]]'', lack all amino acid synthesis and take their amino acids directly from their hosts. All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by [[glutamate]] and [[glutamine]]. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then [[Transaminase|transaminated]] to form an amino acid.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine essential amino acids must be obtained from food. All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by glutamate and glutamine. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then transaminated to form an amino acid.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体合成这20种常见氨基酸的能力各不相同。大多数细菌和植物都能合成这20种氨基酸，但哺乳动物只能合成11种非必需氨基酸，因此必须从食物中获得9种必需氨基酸&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;。所有的氨基酸都是由糖酵解、三羧酸循环或磷酸戊糖途径的中间产物合成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Himmelreich R, Hilbert H, Plagens H, Pirkl E, Li BC, Herrmann R | title = Complete sequence analysis of the genome of the bacterium Mycoplasma pneumoniae | journal = Nucleic Acids Research | volume = 24 | issue = 22 | pages = 4420–49 | date = November 1996 | pmid = 8948633 | pmc = 146264 | doi = 10.1093/nar/24.22.4420 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。氮由谷氨酸和谷氨酰胺提供。非关键氨基酸的合成取决于适当的α-酮酸的形成，它可以转氨基形成氨基酸&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1 = Guyton |first1 = Arthur C. | first2 = John E. | last2 = Hall | name-list-style = vanc |title=Textbook of Medical Physiology |url=https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu |url-access=limited |publisher=Elsevier |year=2006 |location=Philadelphia |pages=[https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu/page/n889 855]–6 |isbn=978-0-7216-0240-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of [[peptide bond]]s. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its [[primary structure]]. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a [[transfer RNA]] molecule through an [[ester]] bond. This [[aminoacyl-tRNA]] precursor is produced in an [[Adenosine triphosphate|ATP]]-dependent reaction carried out by an [[aminoacyl tRNA synthetase]] This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the [[ribosome]], which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a [[messenger RNA]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of peptide bonds. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its primary structure. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a transfer RNA molecule through an ester bond. This aminoacyl-tRNA precursor is produced in an ATP-dependent reaction carried out by an aminoacyl tRNA synthetase. This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the ribosome, which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a messenger RNA.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸通过肽键链连接成蛋白质。每种不同的蛋白质都有一个独特的氨基酸残基序列：这就是它的主要结构。就像字母表的字母可以组合成无穷无尽的各种单词一样，氨基酸也能以不同的序列连接起来，形成种类繁多的蛋白质。蛋白质是由氨基酸制成的，这些氨基酸通过酯键附着在转运RNA(tRNA)分子上而被激活。氨基酰tRNA前体是在靠氨基酰tRNA合成酶进行的ATP依赖性反应中产生的.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ibba M, Söll D | title = The renaissance of aminoacyl-tRNA synthesis | journal = EMBO Reports | volume = 2 | issue = 5 | pages = 382–7 | date = May 2001 | pmid = 11375928 | pmc = 1083889 | doi = 10.1093/embo-reports/kve095 | url = http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid={A158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0} | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20110501181419/http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid=%7BA158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0%7D | df =  | archive-date = 1 May 2011 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然后，这种氨基酰tRNA成为核糖体的底物，核糖体利用信使RNA中的序列信息将氨基酸连接到伸长的蛋白质链上&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lengyel P, Söll D | title = Mechanism of protein biosynthesis | journal = Bacteriological Reviews | volume = 33 | issue = 2 | pages = 264–301 | date = June 1969 | pmid = 4896351 | pmc = 378322 | doi = 10.1128/MMBR.33.2.264-301.1969 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Nucleotide synthesis and salvage===&lt;br /&gt;
核苷酸的合成和补救途径&lt;br /&gt;
{{further|Nucleotide salvage|Pyrimidine biosynthesis|Purine#Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：核苷酸补救途径，嘧啶的生物合成和嘌呤§代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and [[formic acid]] in pathways that require large amounts of metabolic energy. Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides. [[Purine]]s are synthesized as [[nucleoside]]s (bases attached to [[ribose]]). Both [[adenine]] and [[guanine]] are made from the precursor nucleoside [[inosine]] monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids [[glycine]], [[glutamine]], and [[aspartic acid]], as well as [[formate]] transferred from the [[coenzyme]] [[folic acid|tetrahydrofolate]]. [[Pyrimidine]]s, on the other hand, are synthesized from the base [[Pyrimidinecarboxylic acid|orotate]], which is formed from glutamine and aspartate.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and formic acid in pathways that require large amounts of metabolic energy. Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides. Purines are synthesized as nucleosides (bases attached to ribose). Both adenine and guanine are made from the precursor nucleoside inosine monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids glycine, glutamine, and aspartic acid, as well as formate transferred from the coenzyme tetrahydrofolate. Pyrimidines, on the other hand, are synthesized from the base orotate, which is formed from glutamine and aspartate.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸由氨基酸、二氧化碳和甲酸在需要大量代谢能量的途径中生成&amp;lt;ref name=Rudolph&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rudolph FB | title = The biochemistry and physiology of nucleotides | journal = The Journal of Nutrition | volume = 124 | issue = 1 Suppl | pages = 124S–127S | date = January 1994 | pmid = 8283301 | doi = 10.1093/jn/124.suppl_1.124S }} {{cite journal | vauthors = Zrenner R, Stitt M, Sonnewald U, Boldt R | title = Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants | journal = Annual Review of Plant Biology | volume = 57 | issue =  | pages = 805–36 | year = 2006 | pmid = 16669783 | doi = 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。因此，大多数生物体都有有效的系统来挽救预先形成的核苷酸&amp;lt;ref name=Rudolph/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Stasolla C, Katahira R, Thorpe TA, Ashihara H | title = Purine and pyrimidine nucleotide metabolism in higher plants | journal = Journal of Plant Physiology | volume = 160 | issue = 11 | pages = 1271–95 | date = November 2003 | pmid = 14658380 | doi = 10.1078/0176-1617-01169 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。嘌呤以核苷的形式合成(碱基附着在核糖上)。腺嘌呤和鸟嘌呤都是由一磷酸核苷肌苷前体合成的&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid 22531138&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies O, Mendes P, Smallbone K, Malys N | title = Characterisation of multiple substrate-specific (d)ITP/(d)XTPase and modelling of deaminated purine nucleotide metabolism | journal = BMB Reports | volume = 45 | issue = 4 | pages = 259–64 | date = April 2012 | pmid = 22531138 | doi = 10.5483/BMBRep.2012.45.4.259 | url = http://wrap.warwick.ac.uk/49510/1/WRAP_Malys_%5B45-4%5D1204261917_%28259-264%29BMB_11-169.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而前体是由甘氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸的原子合成的，从辅酶四氢叶酸转移来的甲酸酯也是如此。另一方面，嘧啶是由磷酸基合成的，而磷酸基是由谷氨酰胺和天门冬氨酸形成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith JL | title = Enzymes of nucleotide synthesis | journal = Current Opinion in Structural Biology | volume = 5 | issue = 6 | pages = 752–7 | date = December 1995 | pmid = 8749362 | doi = 10.1016/0959-440X(95)80007-7 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Xenobiotics and redox metabolism==&lt;br /&gt;
异种生物学和氧化还原代谢&lt;br /&gt;
{{further|Xenobiotic metabolism|Drug metabolism|Alcohol metabolism|Antioxidant}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：异生物质代谢，药物代谢，酒精代谢和抗氧化剂&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called [[xenobiotic]]s. Xenobiotics such as [[drug|synthetic drugs]], [[poison|natural poisons]] and [[antibiotic]]s are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include [[cytochrome P450|cytochrome P450 oxidases]], [[Glucuronosyltransferase|UDP-glucuronosyltransferases]], and [[glutathione S-transferase|glutathione ''S''-transferases]]. This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In [[ecology]], these reactions are particularly important in microbial [[biodegradation]] of pollutants and the [[bioremediation]] of contaminated land and oil spills. Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even [[persistent organic pollutant]]s such as [[organochloride]] compounds.&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called xenobiotics. Xenobiotics such as synthetic drugs, natural poisons and antibiotics are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include cytochrome P450 oxidases, UDP-glucuronosyltransferases, and glutathione S-transferases. This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In ecology, these reactions are particularly important in microbial biodegradation of pollutants and the bioremediation of contaminated land and oil spills. Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even persistent organic pollutants such as organochloride compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的生物都不断地接触到它们不能进食的化合物，如果它们在细胞中积累这些化合物就会被伤害，因为它们没有新陈代谢功能。这些具有潜在破坏性的化合物被称为异生物质&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Testa B, Krämer SD | title = The biochemistry of drug metabolism--an introduction: part 1. Principles and overview | journal = Chemistry &amp;amp; Biodiversity | volume = 3 | issue = 10 | pages = 1053–101 | date = October 2006 | pmid = 17193224 | doi = 10.1002/cbdv.200690111 | s2cid = 28872968 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。合成药物、天然毒物和抗生素等异生物质是通过一系列异生物质代谢酶来解毒的。在人体中，这些酶包括细胞色素 P450氧化酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Danielson PB | title = The cytochrome P450 superfamily: biochemistry, evolution and drug metabolism in humans | journal = Current Drug Metabolism | volume = 3 | issue = 6 | pages = 561–97 | date = December 2002 | pmid = 12369887 | doi = 10.2174/1389200023337054 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;、UDP-葡萄糖醛酸转移酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = King CD, Rios GR, Green MD, Tephly TR | title = UDP-glucuronosyltransferases | journal = Current Drug Metabolism | volume = 1 | issue = 2 | pages = 143–61 | date = September 2000 | pmid = 11465080 | doi = 10.2174/1389200003339171 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;和谷胱甘肽 s- 转移酶。这套酶系统的作用分为三个阶段&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sheehan D, Meade G, Foley VM, Dowd CA | title = Structure, function and evolution of glutathione transferases: implications for classification of non-mammalian members of an ancient enzyme superfamily | journal = The Biochemical Journal | volume = 360 | issue = Pt 1 | pages = 1–16 | date = November 2001 | pmid = 11695986 | pmc = 1222196 | doi = 10.1042/0264-6021:3600001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，首先氧化异生物质(第一阶段) ，然后将水溶性基团共轭到分子上(第二阶段)。经过降解的水溶性异生物质随后会从细胞中泵出，对多细胞生物来说，还会在排出之前进一步代谢(第三阶段)。在生态学中，这些反应在微生物对污染物的生物降解以及污染土地和溢油的生物修复中尤为重要&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Galvão TC, Mohn WW, de Lorenzo V | title = Exploring the microbial biodegradation and biotransformation gene pool | journal = Trends in Biotechnology | volume = 23 | issue = 10 | pages = 497–506 | date = October 2005 | pmid = 16125262 | doi = 10.1016/j.tibtech.2005.08.002 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些微生物反应中有许多是与多细胞生物相同的，但是由于微生物种类的惊人多样性，这些微生物能够处理比多细胞生物更广泛的异生物质，甚至能够降解有机氯化合物等持久性有机污染物&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Janssen DB, Dinkla IJ, Poelarends GJ, Terpstra P | title = Bacterial degradation of xenobiotic compounds: evolution and distribution of novel enzyme activities | journal = Environmental Microbiology | volume = 7 | issue = 12 | pages = 1868–82 | date = December 2005 | pmid = 16309386 | doi = 10.1111/j.1462-2920.2005.00966.x | url = https://pure.rug.nl/ws/files/3623678/2005EnvironMicrobiolJanssen.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for [[aerobic organism]]s is [[oxidative stress]]. Here, processes including [[oxidative phosphorylation]] and the formation of [[disulfide bond]]s during [[protein folding]] produce [[reactive oxygen species]] such as [[hydrogen peroxide]]. These damaging oxidants are removed by [[antioxidant]] metabolites such as [[glutathione]] and enzymes such as [[catalase]]s and [[peroxidase]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for aerobic organisms is oxidative stress. Here, processes including oxidative phosphorylation and the formation of disulfide bonds during protein folding produce reactive oxygen species such as hydrogen peroxide. These damaging oxidants are removed by antioxidant metabolites such as glutathione and enzymes such as catalases and peroxidases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于好氧生物来说，一个相关的问题是氧化应激&amp;lt;ref name=Davies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies KJ | title = Oxidative stress: the paradox of aerobic life | journal = Biochemical Society Symposium | volume = 61 | issue =  | pages = 1–31 | year = 1995 | pmid = 8660387 | doi = 10.1042/bss0610001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这个过程包括氧化磷酸化和蛋白质折叠时二硫键的形成，它产生了活性氧类（如过氧化氢）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tu BP, Weissman JS | title = Oxidative protein folding in eukaryotes: mechanisms and consequences | journal = The Journal of Cell Biology | volume = 164 | issue = 3 | pages = 341–6 | date = February 2004 | pmid = 14757749 | pmc = 2172237 | doi = 10.1083/jcb.200311055 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些破坏性的氧化剂被抗氧化代谢物（如谷胱甘肽和酶）和酶（如过氧化氢酶和过氧化物酶）去除&amp;lt;ref name=Sies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sies H | title = Oxidative stress: oxidants and antioxidants | journal = Experimental Physiology | volume = 82 | issue = 2 | pages = 291–5 | date = March 1997 | pmid = 9129943 | doi = 10.1113/expphysiol.1997.sp004024 | s2cid = 20240552 | url = http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | access-date = 9 March 2007 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20090325001126/http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | archive-date = 25 March 2009 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Vertuani&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vertuani S, Angusti A, Manfredini S | title = The antioxidants and pro-antioxidants network: an overview | journal = Current Pharmaceutical Design | volume = 10 | issue = 14 | pages = 1677–94 | year = 2004 | pmid = 15134565 | doi = 10.2174/1381612043384655 | s2cid = 43713549 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Thermodynamics of living organisms==&lt;br /&gt;
生命有机体的热力学&lt;br /&gt;
{{further|Biological thermodynamics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物热力学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the [[laws of thermodynamics]], which describe the transfer of heat and [[work (thermodynamics)|work]]. The [[second law of thermodynamics]] states that in any [[closed system]], the amount of [[entropy]] (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are [[open system (systems theory)|open systems]] that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in [[Thermodynamic equilibrium|equilibrium]], but instead are [[dissipative system]]s that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments. The metabolism of a cell achieves this by coupling the [[spontaneous process]]es of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In [[non-equilibrium thermodynamics|thermodynamic]] terms, metabolism maintains order by creating disorder.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the laws of thermodynamics, which describe the transfer of heat and work. The second law of thermodynamics states that in any closed system, the amount of entropy (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are open systems that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in equilibrium, but instead are dissipative systems that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments. The metabolism of a cell achieves this by coupling the spontaneous processes of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In thermodynamic terms, metabolism maintains order by creating disorder.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生命有机体一定会遵守热力学定律，该定律描述了热量和功的传递。热力学第二定律指出，在任何封闭系统中，熵的总量（混乱度）不会减少。尽管生物体惊人的复杂性似乎与这一定律相矛盾，但生命是可能的，因为它们是与环境交换物质和能量的开放系统。也就是说，生命系统并不处于平衡状态，而是耗散系统，它通过大量增加环境熵来维持其高度复杂的状态&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = von Stockar U, Liu J | title = Does microbial life always feed on negative entropy? Thermodynamic analysis of microbial growth | journal = Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics | volume = 1412 | issue = 3 | pages = 191–211 | date = August 1999 | pmid = 10482783 | doi = 10.1016/S0005-2728(99)00065-1 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。细胞的新陈代谢通过将分解代谢的自发过程和合成代谢的非自发过程进行耦合来实现这一点。从热力学的角度来看，新陈代谢通过制造混乱来维持秩序&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Demirel Y, Sandler SI | title = Thermodynamics and bioenergetics | journal = Biophysical Chemistry | volume = 97 | issue = 2–3 | pages = 87–111 | date = June 2002 | pmid = 12050002 | doi = 10.1016/S0301-4622(02)00069-8 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1006&amp;amp;context=chemengthermalmech }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Regulation and control==&lt;br /&gt;
调控&lt;br /&gt;
{{further|Metabolic pathway|Metabolic control analysis|Hormone|Regulatory enzymes|Cell signaling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：代谢途径，代谢控制分析，激素，调节酶和细胞信号转导&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely [[Control theory|regulated]] to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called [[homeostasis]]. Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments. Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the ''regulation'' of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the ''control'' exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the [[flux]] through the pathway). For example, an enzyme may show large changes in activity (''i.e.'' it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely regulated to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called homeostasis. Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments. Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the regulation of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the control exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the flux through the pathway). For example, an enzyme may show large changes in activity (i.e. it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
由于大多数生物体的环境是不断变化的，因此它们必须对新陈代谢的反应进行精细的调节，以维持细胞内一系列恒定的条件，这种条件称为稳态&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Albert R | title = Scale-free networks in cell biology | journal = Journal of Cell Science | volume = 118 | issue = Pt 21 | pages = 4947–57 | date = November 2005 | pmid = 16254242 | doi = 10.1242/jcs.02714 | arxiv = q-bio/0510054 | s2cid = 3001195 | bibcode = 2005q.bio....10054A }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brand MD | title = Regulation analysis of energy metabolism | journal = The Journal of Experimental Biology | volume = 200 | issue = Pt 2 | pages = 193–202 | date = January 1997 | pmid = 9050227 | url = http://jeb.biologists.org/cgi/reprint/200/2/193 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。代谢调节也使生物体能够对信号作出反应，并与环境积极互动。有两个密切相关的概念对于理解“代谢途径是如何被控制的”十分重要&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Soyer OS, Salathé M, Bonhoeffer S | title = Signal transduction networks: topology, response and biochemical processes | journal = Journal of Theoretical Biology | volume = 238 | issue = 2 | pages = 416–25 | date = January 2006 | pmid = 16045939 | doi = 10.1016/j.jtbi.2005.05.030 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。首先，途径中酶的调节是指其活性如何响应信号从而增加和减少。其次，这种酶所施加的控制是指它的活性变化对通路的总体速率（通过通路的通量）的影响&amp;lt;ref name=Salter&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Salter M, Knowles RG, Pogson CI | title = Metabolic control | journal = Essays in Biochemistry | volume = 28 | issue =  | pages = 1–12 | year = 1994 | pmid = 7925313 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。例如，一种酶可能表现出很大的活性变化(即它是高度受控的)，但如果这些变化对某一代谢途径的通量影响不大，那么这种酶就不参与该途径的控制&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Westerhoff HV, Groen AK, Wanders RJ | title = Modern theories of metabolic control and their applications (review) | journal = Bioscience Reports | volume = 4 | issue = 1 | pages = 1–22 | date = January 1984 | pmid = 6365197 | doi = 10.1007/BF01120819 | s2cid = 27791605 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Insulin glucose metabolism ZP.svg|thumb|right|upright=1.35|胰岛素对葡萄糖摄取和代谢的影响。胰岛素与其受体（1）结合，继而启动许多蛋白质激活级联反应（2）。其中包括：Glut-4转运蛋白向[[质膜]]的转运和葡萄糖的流入（3），[[糖原]]合成（4），[[糖酵解]]（5）和[[脂肪酸]]合成（6）。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the [[flux]] through the pathway to compensate. This type of regulation often involves [[allosteric regulation]] of the activities of multiple enzymes in the pathway. Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as [[hormone]]s and [[growth factor]]s and are detected by specific [[receptor (biochemistry)|receptors]] on the cell surface. These signals are then transmitted inside the cell by [[second messenger system]]s that often involved the [[phosphorylation]] of proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the flux through the pathway to compensate. Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as hormones and growth factors and are detected by specific receptors on the cell surface. These signals are then transmitted inside the cell by second messenger systems that often involved the phosphorylation of proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢调节有多个层次。在内在调节中，代谢途径自我调节，以应对底物或产物数量的变化；例如，产物数量的减少可以增加通过该途径的通量以进行补偿&amp;lt;ref name=Salter/&amp;gt;。外在控制是指多细胞生物体中的一个细胞根据来自其他细胞的信号改变其代谢&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fell DA, Thomas S | title = Physiological control of metabolic flux: the requirement for multisite modulation | journal = The Biochemical Journal | volume = 311 ( Pt 1) | issue = Pt 1 | pages = 35–9 | date = October 1995 | pmid = 7575476 | pmc = 1136115 | doi = 10.1042/bj3110035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些信号通常以水溶性信使的形式出现（如激素和生长因子）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hendrickson WA | title = Transduction of biochemical signals across cell membranes | journal = Quarterly Reviews of Biophysics | volume = 38 | issue = 4 | pages = 321–30 | date = November 2005 | pmid = 16600054 | doi = 10.1017/S0033583506004136 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，并被细胞表面的特定受体检测到。然后，这些信号通过第二信使系统在细胞内传递，该系统通常涉及蛋白质的磷酸化&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cohen P | title = The regulation of protein function by multisite phosphorylation--a 25 year update | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 25 | issue = 12 | pages = 596–601 | date = December 2000 | pmid = 11116185 | doi = 10.1016/S0968-0004(00)01712-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone [[insulin]]. Insulin is produced in response to rises in [[blood sugar|blood glucose levels]]. Binding of the hormone to [[insulin receptor]]s on cells then activates a cascade of [[protein kinase]]s that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and [[glycogen]]. The metabolism of glycogen is controlled by activity of [[phosphorylase]], the enzyme that breaks down glycogen, and [[glycogen synthase]], the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating [[phosphatase|protein phosphatases]] and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone insulin. Insulin is produced in response to rises in blood glucose levels. Binding of the hormone to insulin receptors on cells then activates a cascade of protein kinases that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and glycogen. The metabolism of glycogen is controlled by activity of phosphorylase, the enzyme that breaks down glycogen, and glycogen synthase, the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating protein phosphatases and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一个非常好理解的外在控制的例子是激素胰岛素对葡萄糖代谢的调节&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lienhard GE, Slot JW, James DE, Mueckler MM | title = How cells absorb glucose | journal = Scientific American | volume = 266 | issue = 1 | pages = 86–91 | date = January 1992 | pmid = 1734513 | doi = 10.1038/scientificamerican0192-86 | bibcode = 1992SciAm.266a..86L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。胰岛素是在血糖升高时产生的。胰岛素与细胞上的胰岛素受体结合，然后激活一连串的蛋白激酶，使细胞吸收葡萄糖，并将其转化为储存分子（如脂肪酸和糖原）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Roach PJ | title = Glycogen and its metabolism | journal = Current Molecular Medicine | volume = 2 | issue = 2 | pages = 101–20 | date = March 2002 | pmid = 11949930 | doi = 10.2174/1566524024605761 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。糖原的新陈代谢受到分解糖原的磷酸化酶和制造糖原的糖原合成酶的活性控制。这些酶的调节方式是相互的，磷酸化作用抑制糖原合成酶，但激活磷酸化酶。胰岛素通过激活蛋白磷酸酶使这些酶的磷酸化程度降低，从而触发糖原合成&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Newgard CB, Brady MJ, O'Doherty RM, Saltiel AR | title = Organizing glucose disposal: emerging roles of the glycogen targeting subunits of protein phosphatase-1 | journal = Diabetes | volume = 49 | issue = 12 | pages = 1967–77 | date = December 2000 | pmid = 11117996 | doi = 10.2337/diabetes.49.12.1967 | url = http://diabetes.diabetesjournals.org/cgi/reprint/49/12/1967.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Evolution==&lt;br /&gt;
演化&lt;br /&gt;
{{further|Molecular evolution|Phylogenetics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：分子进化与系统发育&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Tree of life int.svg|thumb|right|upright=1.8|[[演化树显示了来自全部三个生命领域的生物体的共同祖先。[[细菌]]呈蓝色，[[真核生物]]呈红色，[[古菌]]呈绿色。树木周围显示了一些门的相对位置。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Evolutionary tree showing the common ancestry of organisms from all three domains of life. Bacteria are colored blue, eukaryotes red, and archaea green. Relative positions of some of the phyla included are shown around the tree.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all [[Three-domain system|three domains]] of living things and were present in the [[last universal common ancestor]]. This universal ancestral cell was [[prokaryote|prokaryotic]] and probably a [[methanogen]] that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism. The retention of these ancient pathways during later [[evolution]] may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps. The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of [[purine]] nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient [[RNA world hypothesis|RNA world]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all three domains of living things and were present in the last universal common ancestor.This universal ancestral cell was prokaryotic and probably a methanogen that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism.The retention of these ancient pathways during later evolution may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps.The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of purine nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient RNA world.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
上述代谢的主要途径，如糖酵解和柠檬酸循环，存在于生物的全部三个领域中，并存在于最后的普遍共同祖先中。这种普遍的祖先细胞是原核生物&amp;lt;ref name=SmithE/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Romano AH, Conway T | title = Evolution of carbohydrate metabolic pathways | journal = Research in Microbiology | volume = 147 | issue = 6–7 | pages = 448–55 | year = 1996 | pmid = 9084754 | doi = 10.1016/0923-2508(96)83998-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，也许是一种具有广泛的氨基酸、核苷酸、碳水化合物和脂质代谢的产烷菌&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |author=Koch A |title=How did bacteria come to be? |journal=Adv Microb Physiol |volume=40 |pages=353–99 |year=1998 |pmid=9889982 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60135-6 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027740-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ouzounis C, Kyrpides N | title = The emergence of major cellular processes in evolution | journal = FEBS Letters | volume = 390 | issue = 2 | pages = 119–23 | date = July 1996 | pmid = 8706840 | doi = 10.1016/0014-5793(96)00631-X | s2cid = 39128865 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在后来的进化过程中，这些古老的途径之所以得以保留，可能是因为这些反应为它们特定的代谢问题提供了最佳解决方案，这些途径（如糖酵解和三羧酸循环）以最少的步骤高效地产生它们的最终产物。最初的基于酶的代谢途径可能是嘌呤核苷酸代谢的一部分&amp;lt;ref name=Ebenhoh/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante/&amp;gt;，而之前的代谢途径是远古RNA界的一部分&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Caetano-Anollés G, Kim HS, Mittenthal JE | title = The origin of modern metabolic networks inferred from phylogenomic analysis of protein architecture | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 22 | pages = 9358–63 | date = May 2007 | pmid = 17517598 | pmc = 1890499 | doi = 10.1073/pnas.0701214104 | bibcode = 2007PNAS..104.9358C }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway. The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway. An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the [[MANET database]]). These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic. A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway. The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway. An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the MANET database) These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic. A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人们提出了许多模型来描述新代谢途径的演变机制。其中包括将新的酶顺序添加到一个短的祖传途径，整个途径的复制和分化，吸纳原有的酶或者把这些机制组装成新的反应途径。这些机制的相对重要性尚不清楚&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schmidt S, Sunyaev S, Bork P, Dandekar T | title = Metabolites: a helping hand for pathway evolution? | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 28 | issue = 6 | pages = 336–41 | date = June 2003 | pmid = 12826406 | doi = 10.1016/S0968-0004(03)00114-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，但基因组研究表明，一条途径中的酶很可能有共同的祖先，这意味着许多途径是逐步进化而来的，途径中预先存在的步骤创造出了新的功能。另一种模型来自于追踪代谢网络中蛋白质结构演化的研究&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Light S, Kraulis P | title = Network analysis of metabolic enzyme evolution in Escherichia coli | journal = BMC Bioinformatics | volume = 5 | pages = 15 | date = February 2004 | pmid = 15113413 | pmc = 394313 | doi = 10.1186/1471-2105-5-15 }} {{cite journal | vauthors = Alves R, Chaleil RA, Sternberg MJ | title = Evolution of enzymes in metabolism: a network perspective | journal = Journal of Molecular Biology | volume = 320 | issue = 4 | pages = 751–70 | date = July 2002 | pmid = 12095253 | doi = 10.1016/S0022-2836(02)00546-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，它指出酶被普遍利用，生物体借用酶在不同的代谢途径中执行相似的功能(在 MANET 数据库中显而易见)&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kim HS, Mittenthal JE, Caetano-Anollés G | title = MANET: tracing evolution of protein architecture in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 351 | date = July 2006 | pmid = 16854231 | pmc = 1559654 | doi = 10.1186/1471-2105-7-351 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些征用过程导致了进化酶的嵌合&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Teichmann SA, Rison SC, Thornton JM, Riley M, Gough J, Chothia C | title = Small-molecule metabolism: an enzyme mosaic | journal = Trends in Biotechnology | volume = 19 | issue = 12 | pages = 482–6 | date = December 2001 | pmid = 11711174 | doi = 10.1016/S0167-7799(01)01813-3 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。第三种可能性是，新陈代谢的某些部分可能作为“模块”存在，可以在不同的途径中重复使用，并对不同的分子执行类似的功能&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Spirin V, Gelfand MS, Mironov AA, Mirny LA | title = A metabolic network in the evolutionary context: multiscale structure and modularity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 103 | issue = 23 | pages = 8774–9 | date = June 2006 | pmid = 16731630 | pmc = 1482654 | doi = 10.1073/pnas.0510258103 | bibcode = 2006PNAS..103.8774S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some [[parasite]]s metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the [[host (biology)|host]]. Similar reduced metabolic capabilities are seen in [[endosymbiont|endosymbiotic]] organisms.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some parasites metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the host. Similar reduced metabolic capabilities are seen in endosymbiotic organisms.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
除了新的代谢途径的进化，演化也会导致代谢功能的丧失。例如，在某些寄生物中，一些并非生存必需的代谢过程丢失了，而预先形成的氨基酸、核苷酸和碳水化合物可能会从寄主那里被清除&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lawrence JG | title = Common themes in the genome strategies of pathogens | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 584–8 | date = December 2005 | pmid = 16188434 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.007 }} {{cite journal | vauthors = Wernegreen JJ | title = For better or worse: genomic consequences of intracellular mutualism and parasitism | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 572–83 | date = December 2005 | pmid = 16230003 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.013 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在内共生生物体中也可以看到类似的代谢能力下降&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pál C, Papp B, Lercher MJ, Csermely P, Oliver SG, Hurst LD | title = Chance and necessity in the evolution of minimal metabolic networks | journal = Nature | volume = 440 | issue = 7084 | pages = 667–70 | date = March 2006 | pmid = 16572170 | doi = 10.1038/nature04568 | s2cid = 4424895 | bibcode = 2006Natur.440..667P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Investigation and manipulation==&lt;br /&gt;
调查和操纵&lt;br /&gt;
{{further|Protein methods|Proteomics|Metabolomics|Metabolic network modelling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质方法，蛋白质组学，代谢组学和代谢网络建模&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:A thaliana metabolic network.png|thumb|upright=1.35|right|[[拟南芥]][[三羧酸循环]]的[[代谢网络]]。[[酶]]和[[代谢物]]显示为红色方块，它们之间的相互作用显示为黑线。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a [[reductionism|reductionist]] approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of [[radioactive tracer]]s at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products. The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be [[protein purification|purified]] and their [[enzyme kinetics|kinetics]] and responses to [[enzyme inhibitor|inhibitors]] investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the [[metabolome]]. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways, but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a reductionist approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of radioactive tracers at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products. The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be purified and their kinetics and responses to inhibitors investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the metabolome. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways,  but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
传统上，新陈代谢的研究采用还原法，侧重于单一的新陈代谢途径。特别有价值的是在整个有机体、组织和细胞水平上使用放射性示踪剂，通过追踪携带放射性标记的中间物和产品来获知从前体到最终产品的路径&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rennie MJ | title = An introduction to the use of tracers in nutrition and metabolism | journal = The Proceedings of the Nutrition Society | volume = 58 | issue = 4 | pages = 935–44 | date = November 1999 | pmid = 10817161 | doi = 10.1017/S002966519900124X | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然后可以纯化催化这些化学反应的酶，并研究其动力学和对抑制剂的反应。一个并行的方法是识别细胞或组织中的小分子；这些分子的完整集合被称为代谢组。总的来说，这些研究可以很好地了解简单代谢途径的结构和功能，但当应用于更复杂的系统（如一个完整细胞的代谢时），这些研究是不够的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Phair RD | title = Development of kinetic models in the nonlinear world of molecular cell biology | journal = Metabolism | volume = 46 | issue = 12 | pages = 1489–95 | date = December 1997 | pmid = 9439549 | doi = 10.1016/S0026-0495(97)90154-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the [[metabolic network]]s in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes. However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more [[Holism|holistic]] mathematical models that may explain and predict their behavior. These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on [[gene expression]] from [[proteomics|proteomic]] and [[DNA microarray]] studies. Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research. These models are now used in [[Network theory|network analysis]], to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the metabolic networks in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes. However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more holistic mathematical models that may explain and predict their behavior. These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on gene expression from proteomic and DNA microarray studies. Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research. These models are now used in network analysis, to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细胞中包含数千种不同酶的代谢网络，这种复杂性概念可以在右图中看到，右图显示了43种蛋白质和40种代谢物之间的相互作用: 基因组序列提供了包含26.500个基因的列表&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sterck L, Rombauts S, Vandepoele K, Rouzé P, Van de Peer Y | title = How many genes are there in plants (... and why are they there)? | journal = Current Opinion in Plant Biology | volume = 10 | issue = 2 | pages = 199–203 | date = April 2007 | pmid = 17289424 | doi = 10.1016/j.pbi.2007.01.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然而，现在能够利用这些基因组数据来重建完整的生化反应网络，并产生更全面的数学模型来解释和预测它们的行为。这些模型在用于整合通过经典方法获得的途径和代谢物数据以及蛋白质组学和DNA微阵列研究的基因表达数据时特别强大&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Borodina I, Nielsen J | title = From genomes to in silico cells via metabolic networks | journal = Current Opinion in Biotechnology | volume = 16 | issue = 3 | pages = 350–5 | date = June 2005 | pmid = 15961036 | doi = 10.1016/j.copbio.2005.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。利用这些技术&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gianchandani EP, Brautigan DL, Papin JA | title = Systems analyses characterize integrated functions of biochemical networks | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 31 | issue = 5 | pages = 284–91 | date = May 2006 | pmid = 16616498 | doi = 10.1016/j.tibs.2006.03.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，目前已经产生了一个人类代谢的模型，这将指导未来的药物发现和生化研究。这些模型现在被用于网络分析&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Duarte NC, Becker SA, Jamshidi N, Thiele I, Mo ML, Vo TD, Srivas R, Palsson BØ | display-authors = 6 | title = Global reconstruction of the human metabolic network based on genomic and bibliomic data | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 6 | pages = 1777–82 | date = February 2007 | pmid = 17267599 | pmc = 1794290 | doi = 10.1073/pnas.0610772104 | bibcode = 2007PNAS..104.1777D }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，将人类疾病划分为具有共同蛋白质或代谢物的群体&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Goh KI, Cusick ME, Valle D, Childs B, Vidal M, Barabási AL | title = The human disease network | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 21 | pages = 8685–90 | date = May 2007 | pmid = 17502601 | pmc = 1885563 | doi = 10.1073/pnas.0701361104 | bibcode = 2007PNAS..104.8685G }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lee DS, Park J, Kay KA, Christakis NA, Oltvai ZN, Barabási AL | title = The implications of human metabolic network topology for disease comorbidity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 105 | issue = 29 | pages = 9880–5 | date = July 2008 | pmid = 18599447 | pmc = 2481357 | doi = 10.1073/pnas.0802208105 | url = http://www.pnas.org/lookup/pmid?view=long&amp;amp;pmid=18599447 | bibcode = 2008PNAS..105.9880L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of [[Bow tie (biology)|bow-tie]] organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of bow-tie organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细菌代谢网络是蝴蝶结结构&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid15331224&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Csete M, Doyle J | title = Bow ties, metabolism and disease | journal = Trends in Biotechnology | volume = 22 | issue = 9 | pages = 446–50 | date = September 2004 | pmid = 15331224 | pmc =  | doi = 10.1016/j.tibtech.2004.07.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID12874056&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ma HW, Zeng AP | title = The connectivity structure, giant strong component and centrality of metabolic networks | journal = Bioinformatics | volume = 19 | issue = 11 | pages = 1423–30 | date = July 2003 | pmid = 12874056 | doi = 10.1093/bioinformatics/btg177 | citeseerx = 10.1.1.605.8964 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID16916470&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Zhao J, Yu H, Luo JH, Cao ZW, Li YX | title = Hierarchical modularity of nested bow-ties in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 386 | date = August 2006 | pmid = 16916470 | pmc = 1560398 | doi = 10.1186/1471-2105-7-386 | arxiv = q-bio/0605003 | bibcode = 2006q.bio.....5003Z }}&amp;lt;/ref&amp;gt;的一个突出例子，这种架构能够输入多种营养物质，并利用相对较少的中间通货生产出大量产品和复杂的大分子。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is [[metabolic engineering]]. Here, organisms such as [[yeast]], plants or [[bacteria]] are genetically modified to make them more useful in [[biotechnology]] and aid the production of [[drug]]s such as [[antibiotic]]s or industrial chemicals such as [[1,3-Propanediol|1,3-propanediol]] and [[shikimic acid]]. These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is metabolic engineering. Here, organisms such as yeast, plants or bacteria are genetically modified to make them more useful in biotechnology and aid the production of drugs such as antibiotics or industrial chemicals such as 1,3-propanediol and shikimic acid. These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这些信息的一个主要技术应用是代谢工程学。在应用中，酵母、植物或细菌等生物体都可经过基因改造，使它们在生物技术方面更有用处，同时有助于生产抗生素等药物或工业化学品（如1,3- 丙二醇和莽草酸）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Thykaer J, Nielsen J | title = Metabolic engineering of beta-lactam production | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 1 | pages = 56–69 | date = January 2003 | pmid = 12749845 | doi = 10.1016/S1096-7176(03)00003-X }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = González-Pajuelo M, Meynial-Salles I, Mendes F, Andrade JC, Vasconcelos I, Soucaille P | title = Metabolic engineering of Clostridium acetobutylicum for the industrial production of 1,3-propanediol from glycerol | journal = Metabolic Engineering | volume = 7 | issue = 5–6 | pages = 329–36 | year = 2005 | pmid = 16095939 | doi = 10.1016/j.ymben.2005.06.001 | hdl-access = free | hdl = 10400.14/3388 }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krämer M, Bongaerts J, Bovenberg R, Kremer S, Müller U, Orf S, Wubbolts M, Raeven L | display-authors = 6 | title = Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 4 | pages = 277–83 | date = October 2003 | pmid = 14642355 | doi = 10.1016/j.ymben.2003.09.001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些基因改造通常旨在减少生产产品所使用的能源，提高产量和减少废物的产生&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Koffas M, Roberge C, Lee K, Stephanopoulos G | title = Metabolic engineering | journal = Annual Review of Biomedical Engineering | volume = 1 | issue =  | pages = 535–57 | year = 1999 | pmid = 11701499 | doi = 10.1146/annurev.bioeng.1.1.535 | s2cid = 11814282 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==History==&lt;br /&gt;
历史&lt;br /&gt;
{{further|History of biochemistry|History of molecular biology}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物化学的历史和分子生物学的历史&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term ''metabolism'' is derived from [[French language|French]] &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or [[Ancient Greek]] μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term metabolism is derived from French &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or Ancient Greek μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢这一术语源于法语“ métabolisme”或古希腊语 μταβoλλ -“Metabole”意为某种改变，它源自意为“去改变”的“ Metaballein”&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web|title=metabolism {{!}} Origin and meaning of metabolism by Online Etymology Dictionary|url=https://www.etymonline.com/word/metabolism|access-date=2020-07-23|website=www.etymonline.com|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Aristotle's metabolism.png|thumb|right|upright=1.4|亚里士多德Aristotle的新陈代谢是一个开放性的流动模型。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Greek philosophy===&lt;br /&gt;
希腊哲学&lt;br /&gt;
[[Aristotle]]'s ''[[The Parts of Animals]]'' sets out enough details of [[Aristotle's biology|his views on metabolism]] for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the [[classical element]] of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle's The Parts of Animals sets out enough details of his views on metabolism for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the classical element of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle的《动物的各部分》详细阐述了他关于新陈代谢的观点，以便建立一个开放性的流动模型。他认为，在这个过程的每个阶段，来自食物的物质都会发生转化，释放出的热量成为火的典型元素，残余物质以尿液、胆汁或粪便的形式排出体外&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author=Leroi, Armand Marie|url=https://archive.org/stream/lagoonhowaristot0000lero?ref=ol#page/402/mode/2up|title=The Lagoon: How Aristotle Invented Science|date=2014|publisher=Bloomsbury|isbn=978-1-4088-3622-4|location=|pages=400–401|authorlink=Armand Marie Leroi}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Islamic medicine===&lt;br /&gt;
伊斯兰医学&lt;br /&gt;
[[Ibn al-Nafis]] described metabolism in his 1260 AD work titled [[Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah]] (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ibn al-Nafis described metabolism in his 1260 AD work titled Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
伊本·纳菲斯 Ibn al-Nafis 在其公元1260年的著作《 Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah 》(《卡米尔关于先知传记的论述》)中描述了新陈代谢，其中包括以下短语: ”身体及其部分处于持续的溶解和营养状态，因此它们不可避免地要经历永久性的变化&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite conference | vauthors = Al-Roubi AS | date = 1982 | title = Ibn Al-Nafis as a philosopher | conference = Symposium on Ibn al-Nafis, Second International Conference on Islamic Medicine | publisher = Islamic Medical Organization | location = Kuwait }} (cf. Ibn al-Nafis As a Philosopher, Encyclopedia of Islamic World [1])&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Application of the scientific method===&lt;br /&gt;
科学方法的应用&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled [[experiment]]s in human metabolism were published by [[Santorio Santorio]] in 1614 in his book ''Ars de statica medicina''. He described how he weighed himself before and after eating, [[sleeping|sleep]], working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;[[insensible perspiration]]&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled experiments in human metabolism were published by Santorio Santorio in 1614 in his book Ars de statica medicina. He described how he weighed himself before and after eating, sleep, working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;insensible perspiration&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的科学研究历史跨越了几个世纪，从早期研究中对动物整体的研究，到现代生物化学中对单个代谢反应的研究。 人类新陈代谢的第一个对照实验是由圣托里奥·桑托里奥 Santorio Santorio于1614年在他的著作《静态医学》中发表的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Eknoyan G | title = Santorio Sanctorius (1561-1636) - founding father of metabolic balance studies | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 226–33 | year = 1999 | pmid = 10213823 | doi = 10.1159/000013455 | s2cid = 32900603 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。他描述了自己在进食、睡觉、工作、性交、禁食、饮水和排泄前后的体重。他发现他摄入的大部分食物都是通过他所谓的“无知觉的汗液”流失的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:SantoriosMeal.jpg|thumb|right|upright=0.7|Santorio Santorio 在他的杆秤上，来自静态医学，1614年首次发表]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a [[vitalism|vital force]] was thought to animate living tissue. In the 19th century, when studying the [[fermentation (food)|fermentation]] of sugar to [[ethanol|alcohol]] by [[yeast]], [[Louis Pasteur]] concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot; This discovery, along with the publication by [[Friedrich Woehler|Friedrich Wöhler]] in 1828 of a paper on the chemical synthesis of [[urea]], and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a vital force was thought to animate living tissue. In the 19th century, when studying the fermentation of sugar to alcohol by yeast, Louis Pasteur concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot; This discovery, along with the publication by Friedrich Wöhler in 1828 of a paper on the chemical synthesis of urea, and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在早期的研究中，这些新陈代谢过程的机制还没有确定，人们认为一种生命力量是生命组织的活力&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|url=https://archive.org/details/historyofscience04willuoft/page/n7/mode/2up|title=Modern Development of the Chemical and Biological Sciences|vauthors=Williams HA|date=1904|publisher=Harper and Brothers|isbn=|series=A History of Science: in Five Volumes|volume=IV|location=New York|pages=184–185|access-date=26 March 2007}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。19世纪，路易-巴斯德Louis Pasteur 在研究酵母菌将糖发酵成酒精时，得出结论：发酵是由酵母细胞内的物质催化的，他称之为 &amp;quot;发酵物&amp;quot;。他写道：&amp;quot;酒精发酵是与酵母细胞的生命和组织有关的行为，而与细胞的死亡或腐烂无关&amp;quot;。这一发现&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Manchester KL | title = Louis Pasteur (1822-1895)--chance and the prepared mind | journal = Trends in Biotechnology | volume = 13 | issue = 12 | pages = 511–5 | date = December 1995 | pmid = 8595136 | doi = 10.1016/S0167-7799(00)89014-9 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;连同1828年弗里德里希-沃勒Friedrich Wöhler 发表的一篇关于尿素化学合成的论文&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kinne-Saffran E, Kinne RK | title = Vitalism and synthesis of urea. From Friedrich Wöhler to Hans A. Krebs | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 290–4 | year = 1999 | pmid = 10213830 | doi = 10.1159/000013463 | s2cid = 71727190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为是第一个完全由无机前体制备的有机化合物而引人注目。这证明了在细胞中发现的有机化合物和化学反应与化学的任何其他部分在原理上没有什么不同。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of [[enzyme]]s at the beginning of the 20th century by [[Eduard Buchner]] that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of [[biochemistry]]. The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was [[Hans Adolf Krebs|Hans Krebs]] who made huge contributions to the study of metabolism. He discovered the urea cycle and later, working with [[Hans Kornberg]], the citric acid cycle and the glyoxylate cycle. Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as [[chromatography]], [[X-ray diffraction]], [[NMR spectroscopy]], [[radioisotopic labelling]], [[electron microscope|electron microscopy]] and [[molecular dynamics]] simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of enzymes at the beginning of the 20th century by Eduard Buchner that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of biochemistry. The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was Hans Krebs who made huge contributions to the study of metabolism. He discovered the urea cycle and later, working with Hans Kornberg, the citric acid cycle and the glyoxylate cycle. Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as chromatography, X-ray diffraction, NMR spectroscopy, radioisotopic labelling, electron microscopy and molecular dynamics simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
爱德华·布赫纳（Eduard Buchner）在20世纪初发现了酶，从而将新陈代谢的化学反应研究与细胞的生物学研究分离开来，这标志着生物化学的开始&amp;lt;ref&amp;gt;Eduard Buchner's 1907 [http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1907/buchner-lecture.html Nobel lecture] at http://nobelprize.org Accessed 20 March 2007&amp;lt;/ref&amp;gt;。整个20世纪早期，生物化学知识的总量迅速增长。汉斯·克雷布斯（Hans Krebs）是这些现代生物化学家中最多产的一位，他对新陈代谢的研究做出了巨大的贡献。他发现了尿素循环&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg H | title = Krebs and his trinity of cycles | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 1 | issue = 3 | pages = 225–8 | date = December 2000 | pmid = 11252898 | doi = 10.1038/35043073 | s2cid = 28092593 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，后来又与 汉斯·科恩伯格（Hans Kornberg）合作，发现了三羧酸循环和乙醛酸循环。色谱、x射线衍射、核磁共振光谱、放射性同位素标记、电子显微镜和分子动力学模拟等新技术的发展极大地助力了现代生化研究&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |vauthors=Krebs HA, Henseleit K |title=Untersuchungen über die Harnstoffbildung im tierkorper |journal=Z. Physiol. Chem. |volume=210 |issue=1–2 |pages=33–66 |year=1932 |doi=10.1515/bchm2.1932.210.1-2.33}}&amp;lt;br/&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krebs HA, Johnson WA | title = Metabolism of ketonic acids in animal tissues | journal = The Biochemical Journal | volume = 31 | issue = 4 | pages = 645–60 | date = April 1937 | pmid = 16746382 | pmc = 1266984 | doi = 10.1042/bj0310645 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg/&amp;gt;。这些技术已经能够发现和详细分析细胞中的许多分子和代谢途径。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== See also ==&lt;br /&gt;
另请参见&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Portal|Metabolism}}新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Anthropogenic metabolism}}人类新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Antimetabolite}}抗代谢物&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Basal metabolic rate}}基础代谢率&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Calorimetry}}量热学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Isothermal microcalorimetry}}等温微量热法&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Inborn errors of metabolism}}先天性代谢缺陷&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Iron–sulfur world hypothesis}}, Hypothetical scenario for the origin of life, ，a &amp;quot;metabolism first&amp;quot; theory of the [[origin of life]] 铁硫世界假说，生命起源的假想情景，一个&amp;quot;新陈代谢第一 &amp;quot;的生命起源理论&lt;br /&gt;
* {{anli|Metabolic disorder}}代谢紊乱&lt;br /&gt;
* [[Microphysiometry]]微观生理学&lt;br /&gt;
* {{anli|Primary nutritional groups}}主要营养组织&lt;br /&gt;
* {{annotated link|Respirometry}}呼吸测量法&lt;br /&gt;
* {{anli|Stream metabolism}}流代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Sulfur metabolism}}硫代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Specific dynamic action|Thermic effect of food}}食物的热效应&lt;br /&gt;
* {{anli|Urban metabolism}}城市代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Fluid balance|Water metabolism}}水代谢平衡&lt;br /&gt;
* {{anli|Overflow metabolism}}溢出代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Reactome}} Reactome  –生物途径数据库&lt;br /&gt;
* {{anli|KEGG}} 京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== References ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Reflist|30em}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Further reading ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Library resources box&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |onlinebooks=yes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |by=no&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |lcheading=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |label=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Introductory'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Rose S, Mileusnic R | title = The Chemistry of Life. | publisher = Penguin Press Science | date = 1999 | isbn =  0-14-027273-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Schneider EC, Sagan D | title = Into the Cool: Energy Flow, Thermodynamics, and Life. | publisher = University of Chicago Press | date = 2005 | isbn = 0-226-73936-8}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Lane N | title = Oxygen: The Molecule that Made the World. | publisher = Oxford University Press | location= USA | date = 2004 | isbn = 0-19-860783-0 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
General information&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一般资料&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Advanced'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Price N, Stevens L | title = Fundamentals of Enzymology: Cell and Molecular Biology of Catalytic Proteins. | publisher = Oxford University Press | date = 1999 | isbn = 0-19-850229-X }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Berg J, Tymoczko J, Stryer L | title = Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and Company | date = 2002 | isbn = 0-7167-4955-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Cox M, Nelson DL | title = Lehninger Principles of Biochemistry. | publisher = Palgrave Macmillan | date = 2004 | isbn = 0-7167-4339-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Human metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人体新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | author-link1 = Thomas D. Brock | vauthors = Brock TD, Madigan MR, Martinko J, Parker J | title = Brock's Biology of Microorganisms. | publisher = Benjamin Cummings | date = 2002 | isbn = 0-13-066271-2 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Da Silva JJ, Williams RJ | title = The Biological Chemistry of the Elements: The Inorganic Chemistry of Life. | publisher = Clarendon Press | date = 1991 | isbn = 0-19-855598-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Nicholls DG, Ferguson SJ | title = Bioenergetics | publisher = Academic Press Inc. | date = 2002 | isbn = 0-12-518121-3 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Databases&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
数据库&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== External links ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wikiversity|Topic:Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{wikibooks}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic pathways&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
代谢途径&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wiktionary}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Commons category}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''General information'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{Britannica|377325|Metabolism (biology)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [https://web.archive.org/web/20050308172226/http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/MB1index.html The Biochemistry of Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sparknotes.com/testprep/books/sat2/biology/ Sparknotes SAT biochemistry] Overview of biochemistry. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Navboxes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{导航框&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sciencegateway.org/resources/biologytext/index.html MIT Biology Hypertextbook] Undergraduate-level guide to molecular biology.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|title = Articles related to Metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title = 与新陈代谢有关的文章&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2012年10月11日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Human metabolism'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://library.med.utah.edu/NetBiochem/titles.htm Topics in Medical Biochemistry] Guide to human metabolic pathways. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://themedicalbiochemistrypage.org/ THE Medical Biochemistry Page] Comprehensive resource on human metabolism.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Databases'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.expasy.org/cgi-bin/show_thumbnails.pl Flow Chart of Metabolic Pathways] at [[ExPASy]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.iubmb-nicholson.org/pdf/MetabolicPathways_6_17_04_.pdf IUBMB-Nicholson Metabolic Pathways Chart]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://bioinformatics.charite.de/supercyp/ SuperCYP: Database for Drug-Cytochrome-Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolic pathways'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map01100.html Metabolism reference Pathway]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/*/helios.bto.ed.ac.uk/bto/microbes/nitrogen.htm |date=* |title=The Nitrogen cycle and Nitrogen fixation }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{featured article}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Navboxes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|title = Articles related to Metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{MetabolismMap}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycolysis enzymes}} &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Fructose and galactose metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycosaminoglycan metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycoprotein metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycolipid/sphingolipid metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Category:Underwater diving physiology&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 水下潜水生理学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;small&amp;gt;This page was moved from [[wikipedia:en:Metabolism]]. Its edit history can be viewed at [[新陈代谢/edithistory]]&amp;lt;/small&amp;gt;&amp;lt;/noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25180</id>
		<title>新陈代谢</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25180"/>
		<updated>2021-08-01T06:30:05Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：修改ref和配图说明&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条由Solitude初步翻译。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{short description|The set of life-sustaining chemical transformations within the cells of organisms }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{redirect|Cell metabolism|the journal|Cell Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{about||the architectural movement|Metabolism (architecture)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{pp-move|small=yes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Use dmy dates|date=August 2018}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Biochemistry sidebar}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Metabolism.png|thumb|细胞新陈代谢的简化图]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATP-3D-vdW.png|thumb|right|[[三磷酸腺苷]]的结构（ATP），它是能量代谢中的中枢中间体。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolism''' ({{IPAc-en|m|ə|ˈ|t|æ|b|ə|l|ɪ|z|ə|m}}, from {{lang-el|μεταβολή}} ''metabolē'', &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of [[life]]-sustaining [[chemical reactions]] in [[organisms]]. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to [[energy]] to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for [[protein]]s, [[lipid]]s, [[nucleic acid]]s, and some [[carbohydrate]]s; and the elimination of [[Metabolic waste|metabolic wastes]]. These [[enzyme]]-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including [[digestion]] and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism (/məˈtæbəlɪzəm/, from Greek: μεταβολή metabolē, &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of life-sustaining chemical reactions in organisms. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to energy to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for proteins, lipids, nucleic acids, and some carbohydrates; and the elimination of metabolic wastes. These enzyme-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including digestion and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢（/məˈtæbəlɪzəm/，来自希腊语：μεταβολή metabolē，&amp;quot;变化&amp;quot;）是生物体内维持生命的[[化学反应]]。新陈代谢的三个主要目的是：将食物转化为能量以运行细胞过程；将食物/燃料转化为[[蛋白质]]、[[脂类]]、[[核酸]]和一些[[碳水化合物]]的构件；以及消除[[代谢废物]]。这些酶催化的反应使生物体得以生长和繁殖，维持其结构，并对其环境作出反应。（新陈代谢这个词也可以指生物体内发生的所有化学反应的总和，包括消化和物质在细胞内以及不同细胞之间的运输，在这种情况下，上述细胞内的一系列反应称为中间代谢或中级代谢）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as ''[[catabolic]]'' – the ''breaking down'' of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by [[cellular respiration]]); or ''[[anabolic]]'' – the ''building up'' ([[biosynthesis|synthesis]]) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as catabolic – the breaking down of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by cellular respiration); or anabolic – the building up (synthesis) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢反应可分为[[分解代谢]]分解代谢-分解化合物(例如，通过[[细胞呼吸]]将葡萄糖分解为丙酮酸) ; 或合成代谢-合成化合物(例如蛋白质、碳水化合物、脂类和核酸)。通常，分解代谢释放能量，合成代谢消耗能量。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into [[metabolic pathway]]s, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific [[enzyme]]. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require [[energy]] that will not occur by themselves, by [[Coupling (physics)|coupling]] them to [[spontaneous process|spontaneous reactions]] that release energy. Enzymes act as [[Catalysis|catalysts]] – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the [[Metabolic pathway#Regulation|regulation]] of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the [[cell (biology)|cell's]] environment or to [[cell signaling|signals]] from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into metabolic pathways, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific enzyme. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require energy that will not occur by themselves, by coupling them to spontaneous reactions that release energy. Enzymes act as catalysts – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the regulation of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the cell's environment or to signals from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的化学反应被组织成代谢途径，在代谢途径中，一种化学物质通过一系列步骤转化为另一种化学物质，每一步都由特定的[[酶]]来推动。酶对新陈代谢至关重要，因为它们通过将生物体与释放能量的自发反应耦合，使生物体能够驱动需要能量的理想反应，而这些反应本身不会发生。酶起催化剂的作用——它们使反应进行得更快——它们还可以调节代谢反应的速率，例如对细胞环境的变化或其他细胞发出的信号作出反应。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find [[nutrition|nutritious]] and which [[poison]]ous. For example, some [[prokaryote]]s use [[hydrogen sulfide]] as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals. The [[basal metabolic rate]] of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find nutritious and which poisonous. For example, some prokaryotes use hydrogen sulfide as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals. The basal metabolic rate of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
特定生物体的新陈代谢系统决定了哪些物质有营养，哪些有毒。例如，一些[[原核生物]]利用硫化氢作为营养物质，然而这种气体对动物是有毒的&amp;lt;ref name=&amp;quot;Physiology1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |author=Friedrich C |title=Physiology and genetics of sulfur-oxidizing bacteria |journal=Adv Microb Physiol |volume=39 |issue= |pages=235–89 |year=1998 |pmid=9328649 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60018-1 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027739-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。生物体的[[基础代谢率]]是所有这些化学反应所消耗能量的量度。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species. For example, the set of [[carboxylic acid]]s that are best known as the intermediates in the [[citric acid cycle]] are present in all known organisms, being found in species as diverse as the [[Unicellular organism|unicellular]] bacterium ''[[Escherichia coli]]'' and huge [[multicellular organism]]s like [[elephant]]s. These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in [[evolutionary history of life|evolutionary history]], and their retention because of their [[efficacy]]. The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species. For example, the set of carboxylic acids that are best known as the intermediates in the citric acid cycle are present in all known organisms, being found in species as diverse as the unicellular bacterium Escherichia coli and huge multicellular organisms like elephants. These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in evolutionary history, and their retention because of their efficacy. The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的一个显著特征是，不同物种之间的基本新陈代谢途径具有相似性&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pace NR | title = The universal nature of biochemistry | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 98 | issue = 3 | pages = 805–8 | date = January 2001 | pmid = 11158550 | pmc = 33372 | doi = 10.1073/pnas.98.3.805 | bibcode = 2001PNAS...98..805P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。例如，作为[[三羧酸循环]]中的中间体，最著名的一组羧酸存在于所有已知的生物体中，它们在单细胞细菌[[大肠杆菌]]和巨大的多细胞生物（如大象）中都能被找到&amp;lt;ref name=SmithE&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith E, Morowitz HJ | title = Universality in intermediary metabolism | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 101 | issue = 36 | pages = 13168–73 | date = September 2004 | pmid = 15340153 | pmc = 516543 | doi = 10.1073/pnas.0404922101 | bibcode = 2004PNAS..10113168S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。 这些代谢途径的相似性很可能是由于它们在演化史的早期出现，然后又因为它们的功效而保留下来&amp;lt;ref name=Ebenhoh&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ebenhöh O, Heinrich R | title = Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems | journal = Bulletin of Mathematical Biology | volume = 63 | issue = 1 | pages = 21–55 | date = January 2001 | pmid = 11146883 | doi = 10.1006/bulm.2000.0197 | s2cid = 44260374 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Meléndez-Hevia E, Waddell TG, Cascante M | title = The puzzle of the Krebs citric acid cycle: assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution | journal = Journal of Molecular Evolution | volume = 43 | issue = 3 | pages = 293–303 | date = September 1996 | pmid = 8703096 | doi = 10.1007/BF02338838 | s2cid = 19107073 | bibcode = 1996JMolE..43..293M }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。癌细胞的代谢也不同于正常细胞的代谢，这些差异可以用来寻找癌细胞治疗的靶点&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vander_Heiden_2017&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vander Heiden MG, DeBerardinis RJ | title = Understanding the Intersections between Metabolism and Cancer Biology | journal = Cell | volume = 168 | issue = 4 | pages = 657–669 | date = February 2017 | pmid = 28187287 | pmc = 5329766 | doi = 10.1016/j.cell.2016.12.039 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Key biochemicals ==&lt;br /&gt;
关键的生物化学成分&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Biomolecule|Cell (biology)|Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物分子，细胞（生物学）和生物化学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Trimyristin-3D-vdW.png|right|thumb|upright=1.15|[[三酰甘油脂]]的结构]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Human Metabolism - Pathways.jpg|thumb|这张图表描绘了人体新陈代谢的一系列途径。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of [[molecule]]: [[amino acid]]s, [[carbohydrate]]s , [[nucleic acid]] and [[lipid]]s (often called [[fat]]s). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make [[polymer]]s such as [[DNA]] and [[protein]]s, essential [[macromolecules]] of life.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of molecule: amino acids, carbohydrates , nucleic acid and lipids (often called fats). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make polymers such as DNA and proteins, essential macromolecules of life.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
构成动物、植物和微生物的大部分结构由四种基本分子组成: 氨基酸、糖类化合物、核酸和脂类(通常称为脂肪)。由于这些分子对生命至关重要，新陈代谢反应要么专注于在构建细胞和组织的过程中制造这些分子，要么将这些分子作为能量来源并将其消化分解。这些生化物质可以结合在一起形成DNA和蛋白质之类的聚合物，它们都是生命必不可少的[[大分子聚合物]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Cooper|first=Geoffrey M.| name-list-style = vanc |date=2000|title=The Molecular Composition of Cells|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9879/|journal=The Cell: A Molecular Approach. 2nd Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&lt;br /&gt;
{| class=“wikitable” style = “margin-left: auto; margin-right: auto;”&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
!分子类型 !! [[单体]]形式的名称 !! [[聚合物]]形式的名称 !! 聚合物形态的例子&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| 氨基酸 || [[蛋白质]](由多肽组成) || [[纤维蛋白]]和[[球状蛋白]]&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| [[碳水化合物]] || [[单糖]] || [[多糖]] || [[淀粉]], [[糖原]] and [[纤维素]]&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| [[核酸]] || [[核苷酸]] || [[多核苷酸]] || [[DNA]] and [[RNA]]&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Amino acids and proteins===&lt;br /&gt;
氨基酸和蛋白质&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Protein]]s are made of [[amino acid]]s arranged in a linear chain joined together by [[peptide bond]]s. Many proteins are [[enzyme]]s that [[catalysis|catalyze]] the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the [[cytoskeleton]], a system of [[scaffolding]] that maintains the cell shape.Proteins are also important in [[cell signaling]], [[antibody|immune responses]], [[cell adhesion]], [[active transport]] across membranes, and the [[cell cycle]].Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle ([[tricarboxylic acid cycle]]), especially when a primary source of energy, such as [[glucose]], is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Proteins are made of amino acids arranged in a linear chain joined together by peptide bonds. Many proteins are enzymes that catalyze the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the cytoskeleton, a system of scaffolding that maintains the cell shape. Proteins are also important in cell signaling, immune responses, cell adhesion, active transport across membranes, and the cell cycle. Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle (tricarboxylic acid cycle), especially when a primary source of energy, such as glucose, is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
蛋白质是由氨基酸组成的线性链，它们通过[[肽键]]连接在一起。许多蛋白质是在新陈代谢中催化化学反应的酶。其他蛋白质具有结构或机械功能，例如那些形成[[细胞骨架]]的蛋白质（细胞骨架是维持细胞形状的支架系统）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Michie KA, Löwe J | title = Dynamic filaments of the bacterial cytoskeleton | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 467–92 | year = 2006 | pmid = 16756499 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452 | s2cid = 4550126 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。蛋白质在[[细胞信号传导]]、[[免疫反应]]、[[细胞粘附]]、主动跨膜转运和[[细胞周期]]中也很重要&amp;lt;ref name=Nelson&amp;gt;{{cite book | last1 = Nelson | first1 = David L. | first2 = Michael M. | last2 = Cox | name-list-style = vanc | title = Lehninger Principles of Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and company | year = 2005 | location = New York | page = [https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 841] | isbn = 978-0-7167-4339-2 | url-access = registration | url = https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。氨基酸还通过提供碳源进入细胞三羧酸循环，促进细胞的能量代谢，&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kelleher JK, Bryan BM, Mallet RT, Holleran AL, Murphy AN, Fiskum G | title = Analysis of tricarboxylic acid-cycle metabolism of hepatoma cells by comparison of 14CO2 ratios | journal = The Biochemical Journal | volume = 246 | issue = 3 | pages = 633–9 | date = September 1987 | pmid = 3120698 | pmc = 1148327 | doi = 10.1042/bj2460633 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;尤其是在[[葡萄糖]]等主要能量来源匮乏或细胞发生代谢应激时&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hothersall JS, Ahmed A | title = Metabolic fate of the increased yeast amino Acid uptake subsequent to catabolite derepression | journal = Journal of Amino Acids | volume = 2013 | pages = 461901 | year = 2013 | pmid = 23431419 | pmc = 3575661 | doi = 10.1155/2013/461901 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Lipids===&lt;br /&gt;
脂类&lt;br /&gt;
[[Lipid]]s are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of [[biological membrane]]s both internal and external, such as the [[cell membrane]], or as a source of energy. Lipids are usually defined as [[hydrophobe|hydrophobic]] or [[amphiphiles|amphipathic]] biological molecules but will dissolve in [[organic solvent]]s such as [[ethanol|alcohol]], [[benzene]] or [[chloroform]]. The [[fat]]s are a large group of compounds that contain [[fatty acid]]s and [[glycerol]]; a glycerol molecule attached to three fatty acid [[ester]]s is called a [[triglyceride|triacylglyceride]]. Several variations on this basic structure exist, including backbones such as [[sphingosine]] in the [[sphingomyelin]], and [[hydrophile|hydrophilic]] groups such as [[phosphate]] as in [[phospholipid]]s. [[Steroid]]s such as [[sterol]] are another major class of lipids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Lipids are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of biological membranes both internal and external, such as the cell membrane, or as a source of energy. Lipids are usually defined as hydrophobic or amphipathic biological molecules but will dissolve in organic solvents such as alcohol, benzene or chloroform. The fats are a large group of compounds that contain fatty acids and glycerol; a glycerol molecule attached to three fatty acid esters is called a triacylglyceride. Several variations on this basic structure exist, including backbones such as sphingosine in the sphingomyelin, and hydrophilic groups such as phosphate as in phospholipids. Steroids such as sterol are another major class of lipids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂类是最多样化的生物化学物质。它们的主要结构用途是作为[[生物膜]]内部和外部的一部分，如[[细胞膜]]，或作为能量来源&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;。脂类通常被定义为疏水性或两亲性的生物分子，但会溶解在有机溶剂中，如酒精、苯或氯仿。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fahy E, Subramaniam S, Brown HA, Glass CK, Merrill AH, Murphy RC, Raetz CR, Russell DW, Seyama Y, Shaw W, Shimizu T, Spener F, van Meer G, VanNieuwenhze MS, White SH, Witztum JL, Dennis EA | display-authors = 6 | title = A comprehensive classification system for lipids | journal = Journal of Lipid Research | volume = 46 | issue = 5 | pages = 839–61 | date = May 2005 | pmid = 15722563 | doi = 10.1194/jlr.E400004-JLR200 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;脂肪是一大类含有脂肪酸和甘油的化合物，一个甘油分子连接到三个脂肪酸酯即称为三酰甘油酯。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite web|title=Lipid nomenclature Lip-1 &amp;amp; Lip-2|url=https://www.qmul.ac.uk/sbcs/iupac/lipid/lip1n2.html#p11|access-date=2020-06-06|website=www.qmul.ac.uk}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这种基本结构存在一些变异，包括主骨(如鞘磷脂中到鞘氨醇)和亲水基(如磷脂中的磷酸盐)。[[类固醇]]，如[[固醇]]，是另一类主要的脂类&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|edition=8|title=Biochemistry|location=New York|isbn=978-1-4641-2610-9|oclc=913469736 | vauthors = Berg JM, Tymoczko JL, Gatto Jr GJ, Stryer L |date=8 April 2015|publisher=W. H. Freeman|pages=362}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbohydrates===&lt;br /&gt;
碳水化合物&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Glucose Fisher to Haworth.gif|thumb|upright=1.15|right|alt=The straight chain form consists of four C H O H groups linked in a row, capped at the ends by an aldehyde group C O H and a methanol group C H 2 O H.  To form the ring, the aldehyde group combines with the O H group of the next-to-last carbon at the other end, just before the methanol group.|[[Glucose]] can exist in both a straight-chain and ring form.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Glucose can exist in both a straight-chain and ring form.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[葡萄糖可以以直链和环的形式存在。]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Carbohydrate]]s are [[aldehyde]]s or [[ketone]]s, with many [[hydroxyl]] groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of [[energy]] ([[starch]], [[glycogen]]) and structural components ([[cellulose]] in plants, [[chitin]] in animals). The basic carbohydrate units are called [[monosaccharide]]s and include [[galactose]], [[fructose]], and most importantly [[glucose]]. Monosaccharides can be linked together to form [[polysaccharide]]s in almost limitless ways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrates are aldehydes or ketones, with many hydroxyl groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of energy (starch, glycogen) and structural components (cellulose in plants, chitin in animals). The basic carbohydrate units are called monosaccharides and include galactose, fructose, and most importantly glucose. Monosaccharides can be linked together to form polysaccharides in almost limitless ways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物是醛或酮，带有许多羟基，能以直链或环的形式存在。碳水化合物是最丰富的生物分子，承担着许多作用，如能量的储存和运输（淀粉、糖原）和作为结构要件（植物的纤维素、动物的甲壳素）。基本的碳水化合物单位称为单糖&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;，包括半乳糖、果糖以及最重要的葡萄糖。单糖能以几乎无限多样的方式连接在一起形成多糖&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Raman R, Raguram S, Venkataraman G, Paulson JC, Sasisekharan R | title = Glycomics: an integrated systems approach to structure-function relationships of glycans | journal = Nature Methods | volume = 2 | issue = 11 | pages = 817–24 | date = November 2005 | pmid = 16278650 | doi = 10.1038/nmeth807 | s2cid = 4644919 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Nucleotides===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and [[RNA]], are polymers of [[nucleotide]]s. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a [[ribose]] or [[deoxyribose]] sugar group which is attached to a [[nitrogenous base]]. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of [[transcription (genetics)|transcription]] and [[protein biosynthesis]]. This information is protected by [[DNA repair]] mechanisms and propagated through [[DNA replication]]. Many [[virus]]es have an [[RNA virus|RNA genome]], such as [[HIV]], which uses [[reverse transcription]] to create a DNA template from its viral RNA genome. RNA in [[ribozyme]]s such as [[spliceosome]]s and [[ribosome]]s is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual [[nucleoside]]s are made by attaching a [[nucleobase]] to a [[ribose]] sugar. These bases are [[heterocyclic]] rings cono ptaining nitrogen, classified as [[purine]]s or [[pyrimidine]]s. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and RNA, are polymers of nucleotides. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a ribose or deoxyribose sugar group which is attached to a nitrogenous base. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of transcription and protein biosynthesis.This information is protected by DNA repair mechanisms and propagated through DNA replication. Many viruses have an RNA genome, such as HIV, which uses reverse transcription to create a DNA template from its viral RNA genome.RNA in ribozymes such as spliceosomes and ribosomes is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual nucleosides are made by attaching a nucleobase to a ribose sugar. These bases are heterocyclic rings containing nitrogen, classified as purines or pyrimidines. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
DNA和RNA这两种核酸是核苷酸的聚合物。每个核苷酸都是由一个磷酸连接到核糖或脱氧核糖糖基上形成的，而核糖或脱氧核糖糖基又连接到含氮碱基上。核酸对于遗传信息的储存和使用，以及通过转录和蛋白质生物合成过程对其进行解释至关重要。这些信息受到DNA修复机制的保护&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;，并通过DNA复制进行传播。许多病毒都有RNA基因组，如HIV病毒，它利用[[逆转录]]从其病毒RNA基因组中创建DNA模板。核糖体和核糖体等核糖体中的RNA类似于酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sierra S, Kupfer B, Kaiser R | title = Basics of the virology of HIV-1 and its replication | journal = Journal of Clinical Virology | volume = 34 | issue = 4 | pages = 233–44 | date = December 2005 | pmid = 16198625 | doi = 10.1016/j.jcv.2005.09.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为它可以催化化学反应。单个核苷是通过将核碱基连接到核糖上制成的。这些碱基是含氮的杂环，分为嘌呤或嘧啶。核苷酸还在代谢基团转移反应中充当辅酶&amp;lt;ref name=Wimmer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wimmer MJ, Rose IA | title = Mechanisms of enzyme-catalyzed group transfer reactions | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 47 | issue =  | pages = 1031–78 | year = 1978 | pmid = 354490 | doi = 10.1146/annurev.bi.47.070178.005123 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Coenzymes===&lt;br /&gt;
辅酶&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Acetyl-CoA-2D.svg|thumb|right|upright=1.35|Structure of the [[coenzyme]] [[acetyl-CoA]].The transferable [[acetyl|acetyl group]] is bonded to the sulfur atom at the extreme left.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Structure of the [[coenzyme acetyl-CoA.The transferable acetyl group is bonded to the sulfur atom at the extreme left.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[辅酶乙酰辅酶结构 a。可转移的乙酰基与最左边的硫原子成键结合。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{main|Coenzyme}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of [[functional group]]s of atoms and their bonds within molecules. This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions. These group-transfer intermediates are called [[coenzyme]]s. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the [[substrate (biochemistry)|substrate]] for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of functional groups of atoms and their bonds within molecules. This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions. These group-transfer intermediates are called coenzymes. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the substrate for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢涉及大量的化学反应，但大多数属于几种基本类型的反应，涉及原子的官能团及其键在分子内的转移。这种常见的化学反应使细胞能够用一小套代谢中间体在不同反应之间携带化学基团&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Mitchell P | title = The Ninth Sir Hans Krebs Lecture. Compartmentation and communication in living systems. Ligand conduction: a general catalytic principle in chemical, osmotic and chemiosmotic reaction systems | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 95 | issue = 1 | pages = 1–20 | date = March 1979 | pmid = 378655 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1979.tb12934.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些基团转移中间体称为辅酶&amp;lt;ref name=Wimmer/&amp;gt;。每一类基团转移反应都是由一种特定的辅酶进行的，它是一组产生它的酶和消耗它的酶的底物。因此，这些辅酶不断地被制造、消耗，然后循环利用&amp;lt;ref name=Dimroth&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dimroth P, von Ballmoos C, Meier T | title = Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases. Fourth in the Cycles Review Series | journal = EMBO Reports | volume = 7 | issue = 3 | pages = 276–82 | date = March 2006 | pmid = 16607397 | pmc = 1456893 | doi = 10.1038/sj.embor.7400646 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is [[adenosine triphosphate]] (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day. ATP acts as a bridge between [[catabolism]] and [[anabolism]]. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in [[phosphorylation]] reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is adenosine triphosphate (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day. ATP acts as a bridge between catabolism and anabolism. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in phosphorylation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中一种中心辅酶是三磷酸腺苷（ATP），它是细胞的通用能源货币。这种核苷酸在不同的化学反应之间传递化学能。细胞中只有少量的ATP，但由于ATP是不断再生的，所以人体每天可以使用大约相当于自身重量的ATP&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt;。ATP是分解代谢和合成代谢之间的桥梁。分解代谢分解分子，合成代谢则将它们组合在一起。分解反应产生ATP，合成代谢反应则消耗ATP。它也是磷酸化反应中磷酸基团的载体&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bonora M, Patergnani S, Rimessi A, De Marchi E, Suski JM, Bononi A, Giorgi C, Marchi S, Missiroli S, Poletti F, Wieckowski MR, Pinton P | display-authors = 6 | title = ATP synthesis and storage | journal = Purinergic Signalling | volume = 8 | issue = 3 | pages = 343–57 | date = September 2012 | pmid = 22528680 | pmc = 3360099 | doi = 10.1007/s11302-012-9305-8 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A [[vitamin]] is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In [[human nutrition]], most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells. [[Nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; ([[niacin]]), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of [[dehydrogenase]]s remove electrons from their substrates and [[redox|reduce]] NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the [[reductase]]s in the cell that need to reduce their substrates. Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A vitamin is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In human nutrition, most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells. Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; (niacin), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of dehydrogenases remove electrons from their substrates and reduce NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the reductases in the cell that need to reduce their substrates. Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[维生素]]是一类细胞不能合成的微量有机化合物。在人体营养中，大多数维生素经过修饰后都具有辅酶的功能，例如，所有水溶性维生素在细胞中使用时都会被磷酸化或与核苷酸偶联&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Berg|first1=Jeremy M.|last2=Tymoczko|first2=John L.|last3=Stryer|first3=Lubert | name-list-style = vanc |date=2002|title=Vitamins Are Often Precursors to Coenzymes|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22549/|journal=Biochemistry. 5th Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。[[烟酰胺腺嘌呤二核苷酸]](NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;)是维生素B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt;(烟酸)的衍生物，它是一种重要的辅酶，起着氢接受器的作用。数百种不同类型的脱氢酶从其底物中去除电子，并将NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;还原成NADH。这种还原形式的辅酶是细胞中任何需要还原其底物的还原酶的底物。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在细胞中以两种相关形式存在&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pollak N, Dölle C, Ziegler M | title = The power to reduce: pyridine nucleotides--small molecules with a multitude of functions | journal = The Biochemical Journal | volume = 402 | issue = 2 | pages = 205–18 | date = March 2007 | pmid = 17295611 | pmc = 1798440 | doi = 10.1042/BJ20061638 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，即NADH和NADPH。NAD &amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH 形式在分解代谢反应中起重要作用，而 NADP &amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH 形式在分解代谢反应中起重要作用&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Fatih|first=Yildiz | name-list-style = vanc |title=Advances in food biochemistry|publisher=CRC Press|year=2009|isbn=978-1-4200-0769-5|location=Boca Raton|pages=228|oclc=607553259}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:1GZX Haemoglobin.png|thumb|upright=1.35|right|The structure of iron-containing [[hemoglobin]]. The protein subunits are in red and blue, and the iron-containing [[heme]] groups in green. From {{PDB|1GZX}}.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The structure of iron-containing [[hemoglobin. The protein subunits are in red and blue, and the iron-containing heme groups in green. From .]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
含铁[[血红蛋白]]的结构。蛋白质亚基为红色和蓝色，含铁血红素基为绿色。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Mineral and cofactors===&lt;br /&gt;
矿物质和辅因子&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further||Bioinorganic chemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. [[sodium]] and [[potassium]]) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements [[carbon]], [[nitrogen]], [[calcium]], [[sodium]], [[chlorine]], [[potassium]], [[hydrogen]], [[phosphorus]], [[oxygen]] and [[sulfur]]. [[Organic compound]]s (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. sodium and potassium) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements carbon, nitrogen, calcium, sodium, chlorine, potassium, hydrogen, phosphorus, oxygen and sulfur. Organic compounds (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water&amp;lt;ref name=&amp;quot;Heymsfield&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Heymsfield SB, Waki M, Kehayias J, Lichtman S, Dilmanian FA, Kamen Y, Wang J, Pierson RN | display-authors = 6 | title = Chemical and elemental analysis of humans in vivo using improved body composition models | journal = The American Journal of Physiology | volume = 261 | issue = 2 Pt 1 | pages = E190-8 | date = August 1991 | pmid = 1872381 | doi = 10.1152/ajpendo.1991.261.2.E190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
无机元素在新陈代谢中起着关键作用; 有些元素含量丰富(例如:钠和钾) ，而另一些元素则在微量浓度下发挥作用。人的体重约99%是由碳、氮、钙、钠、氯、钾、氢、磷、氧和硫等元素组成。有机化合物（蛋白质、脂类和碳水化合物）含有大部分的碳和氮；大部分的氧和氢以水的形式存在。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as [[electrolyte]]s. The most important ions are [[sodium]], [[potassium]], [[calcium]], [[magnesium]], [[chloride]], [[phosphate]] and the organic ion [[bicarbonate]]. The maintenance of precise [[ion gradient]]s across [[cell membrane]]s maintains [[osmotic pressure]] and [[pH]]. Ions are also critical for [[nerve]] and [[muscle]] function, as [[action potential]]s in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the [[extracellular fluid]] and the cell's fluid, the [[cytosol]]. Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called [[ion channel]]s. For example, [[muscle contraction]] depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and [[T-tubule]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as electrolytes. The most important ions are sodium, potassium, calcium, magnesium, chloride, phosphate and the organic ion bicarbonate. The maintenance of precise ion gradients across cell membranes maintains osmotic pressure and pH. Ions are also critical for nerve and muscle function, as action potentials in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the extracellular fluid and the cell's fluid, the cytosol. Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called ion channels. For example, muscle contraction depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and T-tubules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
丰富的无机元用作电解质。最重要的离子是钠、钾、钙、镁、氯化物、磷酸盐和有机离子重碳酸盐。维持细胞膜上精确的离子梯度可以维持[[渗透压]]和 ph 值。离子对于神经和肌肉功能也是至关重要的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |date=| chapter = Electrolyte Balance | chapter-url=https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/26-3-electrolyte-balance/ | title = Anatomy and Physiology | publisher = OpenStax |access-date=23 June 2020 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为这些组织中的动作电位是由细胞外液和细胞液之间的电解质交换产生的。电解质通过细胞膜上称为离子通道的蛋白质进入和离开细胞&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Lodish |first1=Harvey |last2=Berk |first2=Arnold |last3=Zipursky |first3=S. Lawrence |last4=Matsudaira |first4=Paul |last5=Baltimore |first5=David |last6=Darnell |first6=James | name-list-style = vanc |date=2000| chapter =The Action Potential and Conduction of Electric Impulses|chapter-url= https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21668/ |title =Molecular Cell Biology | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。例如，肌肉收缩依赖于钙、钠和钾通过细胞膜和T管道中的离子通道的运动&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dulhunty AF | title = Excitation-contraction coupling from the 1950s into the new millennium | journal = Clinical and Experimental Pharmacology &amp;amp; Physiology | volume = 33 | issue = 9 | pages = 763–72 | date = September 2006 | pmid = 16922804 | doi = 10.1111/j.1440-1681.2006.04441.x | s2cid = 37462321 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Transition metal]]s are usually present as [[trace element]]s in organisms, with [[zinc]] and [[iron]] being most abundant of those. These metals are used in some proteins as [[Cofactor (biochemistry)|cofactors]] and are essential for the activity of enzymes such as [[catalase]] and oxygen-carrier proteins such as [[hemoglobin]]. Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as [[ferritin]] or [[metallothionein]] when not in use.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Transition metals are usually present as trace elements in organisms, with zinc and iron being most abundant of those. These metals are used in some proteins as cofactors and are essential for the activity of enzymes such as catalase and oxygen-carrier proteins such as hemoglobin. Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as ferritin or metallothionein when not in use.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
过渡金属通常以微量元素的形式存在于生物体内，其中锌和铁最为丰富&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Torres-Romero JC, Alvarez-Sánchez ME, Fernández-Martín K, Alvarez-Sánchez LC, Arana-Argáez V, Ramírez-Camacho M, Lara-Riegos J | chapter=Zinc Efflux in Trichomonas vaginalis: In Silico Identification and Expression Analysis of CDF-Like Genes|date=2018| title =Quantitative Models for Microscopic to Macroscopic Biological Macromolecules and Tissues|pages=149–168| veditors = Olivares-Quiroz L, Resendis-Antonio O |place=Cham|publisher=Springer International Publishing|language=en|doi=10.1007/978-3-319-73975-5_8|isbn=978-3-319-73975-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些金属元素在某些蛋白质中作为辅因子，是催化酶等酶和血红蛋白等氧载体蛋白活性所必需的金属辅因子。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Craig Will|first=Leonard Ashley | name-list-style = vanc |title=Manufacturing Engineering &amp;amp; Technology|publisher=Scientific e-Resources|year=2019|isbn=9781839472428|location=Waltham Abbey|pages=190–196}}&amp;lt;/ref&amp;gt;金属辅因子与蛋白质中的特定位点紧密结合，虽然在催化过程中酶的辅因子可以被改变，但在催化反应结束时，它们总是恢复到原来的状态。金属微量营养素由特定的转运体带入生物体内，不用时与储存蛋白如铁蛋白或金属硫蛋白结合&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cousins RJ, Liuzzi JP, Lichten LA | title = Mammalian zinc transport, trafficking, and signals | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 281 | issue = 34 | pages = 24085–9 | date = August 2006 | pmid = 16793761 | doi = 10.1074/jbc.R600011200 | url = https://www.jbc.org/content/281/34/24085 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dunn LL, Suryo Rahmanto Y, Richardson DR | title = Iron uptake and metabolism in the new millennium | journal = Trends in Cell Biology | volume = 17 | issue = 2 | pages = 93–100 | date = February 2007 | pmid = 17194590 | doi = 10.1016/j.tcb.2006.12.003 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Catabolism==&lt;br /&gt;
分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Catabolism]] is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules. The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their [[primary nutritional groups]]), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by [[organotroph]]s, while [[lithotroph]]s use inorganic substrates, and [[phototroph]]s capture sunlight as [[Potential energy#Chemical potential energy|chemical energy]].However, all these different forms of metabolism depend on [[redox]] reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as [[organic molecule]]s, water, [[ammonia]], [[hydrogen sulfide]] or [[Ferrous|ferrous ions]] to acceptor molecules such as [[oxygen]], [[nitrate]] or [[sulfate]]. In animals, these reactions involve complex [[organic molecule]]s that are broken down to simpler molecules, such as [[carbon dioxide]] and water. In [[photosynthesis|photosynthetic]] organisms, such as plants and [[cyanobacteria]], these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Catabolism is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules. The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their primary nutritional groups), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by organotrophs, while lithotrophs use inorganic substrates, and phototrophs capture sunlight as chemical energy. However, all these different forms of metabolism depend on redox reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as organic molecules, water, ammonia, hydrogen sulfide or ferrous ions to acceptor molecules such as oxygen, nitrate or sulfate. In animals, these reactions involve complex organic molecules that are broken down to simpler molecules, such as carbon dioxide and water. In photosynthetic organisms, such as plants and cyanobacteria, these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
分解代谢是指分解大分子的一系列代谢过程。其中包括分解和氧化食物分子。分解代谢反应的目的是为构建分子的合成代谢反应提供所需的能量和成分。这些分解代谢反应的确切性质因生物体而异&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter| name-list-style = vanc |date=2002|chapter =How Cells Obtain Energy from Food|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26882/|title =Molecular Biology of the Cell | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，生物体可以根据它们的能量和碳的来源（其主要营养组）进行分类，如下表所示。有机养生物把有机分子作为能量来源，而岩养生物利用无机基质，光养生物利用阳光（获得化学能）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Raven|first=Ja| name-list-style = vanc |date=2009-09-03|title=Contributions of anoxygenic and oxygenic phototrophy and chemolithotrophy to carbon and oxygen fluxes in aquatic environments|url=http://www.int-res.com/abstracts/ame/v56/n2-3/p177-192/|journal=Aquatic Microbial Ecology|language=en|volume=56|pages=177–192|doi=10.3354/ame01315|issn=0948-3055|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。然而，所有这些不同形式的新陈代谢都依赖于氧化还原反应，这些反应涉及电子从还原的供体分子（如有机分子，水，氨，硫化氢或亚铁离子）转移到受体分子（如氧，硝酸盐或硫酸盐）。在动物中，这些反应涉及复杂的有机分子，它们被分解成更简单的分子，如二氧化碳和水。在诸如植物和蓝藻这样的光合生物体中，这些电子转移反应不释放能量，而是用来储存从阳光中吸收的能量&amp;lt;ref name=Nelson2004&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Nelson N, Ben-Shem A | title = The complex architecture of oxygenic photosynthesis | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 5 | issue = 12 | pages = 971–82 | date = December 2004 | pmid = 15573135 | doi = 10.1038/nrm1525 | s2cid = 5686066 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable float-right&amp;quot;  style=&amp;quot;text-align:center; width:50%;&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable float-right&amp;quot;  style=&amp;quot;text-align:center; width:50%;&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{ | class = “ wikitable float-right” style = “ text-align: center; width: 50% ; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|+Classification of organisms based on their metabolism &amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Madigan MT, Martinko JM |title=Brock Mikrobiologie|date=2006|publisher=Pearson Studium|isbn=3-8273-7187-2|edition=11., überarb. Aufl|location=München|pages=604, 621|oclc=162303067}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|+Classification of organisms based on their metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| + 根据其新陈代谢对生物进行分类&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
能量源&lt;br /&gt;
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|| Preformed molecules || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| chemo-&lt;br /&gt;
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|| Preformed molecules || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| chemo-&lt;br /&gt;
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预制分子 | | | | style = ”背景: # ff0; ” | 化疗-&lt;br /&gt;
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有机化合物 | rowspan = 2 | | | style = ”背景: # ffb300; ” | organic compound = 2 | | | style = ”背景: # ffb300; ” | organo-| rowspan = 2 | &lt;br /&gt;
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2 | | rowspan = 2 | | | style = “ background: # fb805f; ” | Carbon source | style = “ background: # fb805f; ” | organic compound | rowspan = 2 colspan = 2 | | | | style = “ background: # fb805f; ” | hetero-&lt;br /&gt;
碳源&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot; &lt;br /&gt;
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|- style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot; &lt;br /&gt;
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|-style = “ background: # fb805f; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| [[inorganic compound]] || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| auto-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| inorganic compound || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| auto-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
无机化合物: fb805f&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
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|}&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s or [[lipid]]s, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually [[acetyl-CoA|acetyl coenzyme A]] (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the [[citric acid cycle]] and [[electron transport chain]], releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme [[nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as proteins, polysaccharides or lipids, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually acetyl coenzyme A (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the citric acid cycle and electron transport chain, releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
动物中最常见的分解代谢反应可以分为三个主要阶段。在第一阶段，大的有机分子，如蛋白质，多糖或脂类，在细胞外被消化成较小的分子。接下来，这些较小的分子被细胞吸收并转化成更小的分子，通常是乙酰辅酶A (acetyl-CoA) ，并释放出一些能量。最后，辅酶 A 上的乙酰基在三羧酸循环和电子传递链中被氧化成水和二氧化碳，释放出储存的能量，将辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;）还原成NADH&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;/&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Digestion===&lt;br /&gt;
消化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Digestion|Gastrointestinal tract}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：消化和胃肠道&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These [[digestive enzyme]]s include [[protease]]s that digest proteins into amino acids, as well as [[glycoside hydrolase]]s that digest polysaccharides into simple sugars known as [[monosaccharides]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These digestive enzymes include proteases that digest proteins into amino acids, as well as glycoside hydrolases that digest polysaccharides into simple sugars known as monosaccharides.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
大分子不能直接被细胞处理。大分子必须先被分解成较小的单位，才能用于细胞代谢。不同类别的酶被用来消化这些聚合物。这些消化酶包括将蛋白质消化成氨基酸的蛋白酶，以及将多糖消化成单糖的糖苷水解酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Demirel, Yaşar|title=Energy : production, conversion, storage, conservation, and coupling|publisher=Springer|year=2016|isbn=978-3-319-29650-0|edition=Second|location=Lincoln|pages=431|oclc=945435943}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings, while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their [[Gastrointestinal tract|guts]], including the [[stomach]] and [[pancreas]], and [[salivary gland]]s. The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by [[active transport]] proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings, while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their guts, including the stomach and pancreas, and salivary glands. The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by active transport proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
微生物简单直接地将消化酶分泌到周围环境中&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Häse CC, Finkelstein RA | title = Bacterial extracellular zinc-containing metalloproteases | journal = Microbiological Reviews | volume = 57 | issue = 4 | pages = 823–37 | date = December 1993 | pmid = 8302217 | pmc = 372940 | doi = 10.1128/MMBR.57.4.823-837.1993 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gupta R, Gupta N, Rathi P | title = Bacterial lipases: an overview of production, purification and biochemical properties | journal = Applied Microbiology and Biotechnology | volume = 64 | issue = 6 | pages = 763–81 | date = June 2004 | pmid = 14966663 | doi = 10.1007/s00253-004-1568-8 | s2cid = 206934353 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而动物必须通过它们肠道(包括胃、胰腺和唾液腺)中的特定细胞分泌这些酶。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hoyle T | title = The digestive system: linking theory and practice | journal = British Journal of Nursing | volume = 6 | issue = 22 | pages = 1285–91 | year = 1997 | pmid = 9470654 | doi = 10.12968/bjon.1997.6.22.1285 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些细胞外酶释放的氨基酸或糖通过活性转运蛋白被泵入细胞内&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Souba WW, Pacitti AJ | title = How amino acids get into cells: mechanisms, models, menus, and mediators | journal = JPEN. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition | volume = 16 | issue = 6 | pages = 569–78 | year = 1992 | pmid = 1494216 | doi = 10.1177/0148607192016006569 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barrett MP, Walmsley AR, Gould GW | title = Structure and function of facilitative sugar transporters | journal = Current Opinion in Cell Biology | volume = 11 | issue = 4 | pages = 496–502 | date = August 1999 | pmid = 10449337 | doi = 10.1016/S0955-0674(99)80072-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Catabolism schematic.svg|thumb|left|upright=1.35|[[蛋白质]]，[[碳水化合物]]和[[脂肪]]分解代谢的简化概述 ]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from organic compounds===&lt;br /&gt;
有机化合物的能量&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Cellular respiration|Fermentation (biochemistry)|Carbohydrate catabolism|Fat catabolism|Protein catabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：细胞呼吸，发酵（生物化学），碳水化合物分解代谢，脂肪分解代谢和蛋白质分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into [[monosaccharide]]s. Once inside, the major route of breakdown is [[glycolysis]], where sugars such as [[glucose]] and [[fructose]] are converted into [[pyruvic acid|pyruvate]] and some ATP is generated. Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to [[acetyl-CoA]] through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the [[citric acid cycle]]. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases [[carbon dioxide]] as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces [[lactic acid|lactate]], through the enzyme [[lactate dehydrogenase]] re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis. An alternative route for glucose breakdown is the [[pentose phosphate pathway]], which reduces the coenzyme [[NADPH]] and produces [[pentose]] sugars such as [[ribose]], the sugar component of [[nucleic acid]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into monosaccharides. Once inside, the major route of breakdown is glycolysis, where sugars such as glucose and fructose are converted into pyruvate and some ATP is generated. Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to acetyl-CoA through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the citric acid cycle. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases carbon dioxide as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces lactate, through the enzyme lactate dehydrogenase re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis. An alternative route for glucose breakdown is the pentose phosphate pathway, which reduces the coenzyme NADPH and produces pentose sugars such as ribose, the sugar component of nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物分解代谢是将碳水化合物分解成较小的单位的过程。碳水化合物一旦被消化成单糖，通常就被带入细胞。一旦进入细胞内&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bell GI, Burant CF, Takeda J, Gould GW | title = Structure and function of mammalian facilitative sugar transporters | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 268 | issue = 26 | pages = 19161–4 | date = September 1993 | pmid = 8366068 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，分解的主要途径就是糖酵解，其中糖（例如葡萄糖和果糖）被转化为丙酮酸并生成一些ATP。&amp;lt;ref name=Bouche&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bouché C, Serdy S, Kahn CR, Goldfine AB | title = The cellular fate of glucose and its relevance in type 2 diabetes | journal = Endocrine Reviews | volume = 25 | issue = 5 | pages = 807–30 | date = October 2004 | pmid = 15466941 | doi = 10.1210/er.2003-0026 | df = dmy-all | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;丙酮酸是几种代谢途径中的中间体，但大多数通过有氧（含氧）糖酵解转化为乙酰辅酶A并进入三羧酸循环。尽管在三羧酸循环中会产生更多的ATP，但最重要的产物是NADH，它是由 NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; 在乙酰辅酶A被氧化后制成的。这种氧化释放出作为废物的二氧化碳。在厌氧条件下，糖酵解产生乳酸盐，即由乳酸脱氢酶将丙酮酸盐转化为乳酸盐，同时将NADH重新氧化为NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; 再用于糖酵解。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Alfarouk KO, Verduzco D, Rauch C, Muddathir AK, Adil HH, Elhassan GO, Ibrahim ME, David Polo Orozco J, Cardone RA, Reshkin SJ, Harguindey S | display-authors = 6 | title = Glycolysis, tumor metabolism, cancer growth and dissemination. A new pH-based etiopathogenic perspective and therapeutic approach to an old cancer question | journal = Oncoscience | volume = 1 | issue = 12 | pages = 777–802 | date = 18 December 2014 | pmid = 25621294 | pmc = 4303887 | doi = 10.18632/oncoscience.109 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;葡萄糖分解的另一种途径是磷酸戊糖途径，它还原辅酶NADPH并产生戊糖，如核糖（核酸的糖成分）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by [[hydrolysis]] to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by [[beta oxidation]] to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. ''M. tuberculosis'' can also grow on the lipid [[cholesterol]] as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of ''M. tuberculosis''.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by hydrolysis to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by beta oxidation to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. M. tuberculosis can also grow on the lipid cholesterol as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of M. tuberculosis.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪通过水解作用分解为游离脂肪酸和甘油。甘油进入糖酵解，脂肪酸被 β氧化分解，释放出乙酰辅酶A，然后进入三羧酸循环。脂肪酸在氧化时会释放比碳水化合物更多的能量，因为碳水化合物的结构中含有更多的氧。类固醇也会被一些细菌在类似于 β 氧化的过程中分解，这个分解过程会释放出大量的乙酰辅酶A、丙酰辅酶A和丙酮酸，它们都可以给细胞提供能量。结核杆菌也可以依靠脂质胆固醇这唯一的碳源生长，而且参与胆固醇利用途径的基因已经被证实在结核杆菌感染生命周期的不同阶段都是重要的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wipperman MF, Sampson NS, Thomas ST | title = Pathogen roid rage: cholesterol utilization by Mycobacterium tuberculosis | journal = Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology | volume = 49 | issue = 4 | pages = 269–93 | date = 2014 | pmid = 24611808 | pmc = 4255906 | doi = 10.3109/10409238.2014.895700 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Amino acid]]s are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to [[urea]] and carbon dioxide as a source of energy. The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a [[transaminase]]. The amino group is fed into the [[urea cycle]], leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a [[keto acid]]. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of [[glutamate]] forms α-[[alpha-Ketoglutaric acid|ketoglutarate]]. The [[glucogenic amino acid]]s can also be converted into glucose, through [[gluconeogenesis]] (discussed below).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to urea and carbon dioxide as a source of energy. The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a transaminase. The amino group is fed into the urea cycle, leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a keto acid. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of glutamate forms α-ketoglutarate. The glucogenic amino acids can also be converted into glucose, through gluconeogenesis (discussed below).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸可以用来合成蛋白质和其他生物分子，也可以被氧化成尿素和二氧化碳从而提供能量&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sakami W, Harrington H | title = Amino Acid Metabolism | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 32 | issue =  | pages = 355–98 | year = 1963 | pmid = 14144484 | doi = 10.1146/annurev.bi.32.070163.002035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。氧化途径从转氨酶去除氨基酸上的氨基开始。氨基进入尿素循环，留下酮酸形式的脱氨基碳骨架。其中一些酮酸是三羧酸循环的中间产物，例如谷氨酸的脱氨反应形成 α- 酮戊二酸&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brosnan JT | title = Glutamate, at the interface between amino acid and carbohydrate metabolism | journal = The Journal of Nutrition | volume = 130 | issue = 4S Suppl | pages = 988S–90S | date = April 2000 | pmid = 10736367 | doi = 10.1093/jn/130.4.988S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。葡萄糖原氨基酸也可以通过糖异生作用转化为葡萄糖(具体内容见下文)&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Young VR, Ajami AM | title = Glutamine: the emperor or his clothes? | journal = The Journal of Nutrition | volume = 131 | issue = 9 Suppl | pages = 2449S–59S; discussion 2486S–7S | date = September 2001 | pmid = 11533293 | doi = 10.1093/jn/131.9.2449S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Energy transformations==&lt;br /&gt;
能量转换&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Oxidative phosphorylation===&lt;br /&gt;
氧化磷酸化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Oxidative phosphorylation|Chemiosmosis|Mitochondrion}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：氧化磷酸化，化学渗透和线粒体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in [[eukaryote]]s by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the [[electron transport chain]]. In [[prokaryote]]s, these proteins are found in the cell's [[bacterial cell structure|inner membrane]]. These proteins use the energy released from passing electrons from [[reducing agent|reduced]] molecules like NADH onto [[oxygen]] to pump [[proton]]s across a membrane.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in eukaryotes by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the electron transport chain. In prokaryotes, these proteins are found in the cell's inner membrane. These proteins use the energy released from passing electrons from reduced molecules like NADH onto oxygen to pump protons across a membrane.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氧化磷酸化中，通过如柠檬酸循环等代谢途径，电子从被消化吸收的食物分子上转移到氧气上，并将产生的能量以ATP的方式储存起来。在真核生物中，这一过程是通过线粒体膜上的一系列膜蛋白来完成的，被称为电子传递链。而在原核生物中，这些蛋白质存在于细胞的内膜中。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hosler JP, Ferguson-Miller S, Mills DA | title = Energy transduction: proton transfer through the respiratory complexes | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 165–87 | year = 2006 | pmid = 16756489 | pmc = 2659341 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.062003.101730 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些蛋白质利用电子从还原性分子(如NADH)传递到氧气所释放的能量来泵送质子穿过细胞膜&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schultz BE, Chan SI | title = Structures and proton-pumping strategies of mitochondrial respiratory enzymes | journal = Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure | volume = 30 | issue =  | pages = 23–65 | year = 2001 | pmid = 11340051 | doi = 10.1146/annurev.biophys.30.1.23 | url = https://authors.library.caltech.edu/1623/1/SCHarbbs01.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATPsyn.gif|thumb|right|[[ATP合成酶]]的作用机制。ATP 显示为红色，ADP 和磷酸显示为粉红色，转柄亚基显示为黑色]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton [[diffusion|concentration difference]] across the membrane and generates an [[electrochemical gradient]]. This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called [[ATP synthase]]. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the [[active site]] of the synthase domain to change shape and phosphorylate [[adenosine diphosphate]]&amp;amp;nbsp;– turning it into ATP.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton concentration difference across the membrane and generates an electrochemical gradient. This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called ATP synthase. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the active site of the synthase domain to change shape and phosphorylate adenosine diphosphate– turning it into ATP.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
将质子泵出线粒体，会在膜上形成质子浓度差，产生电化学梯度。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Capaldi RA, Aggeler R | title = Mechanism of the F(1)F(0)-type ATP synthase, a biological rotary motor | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 27 | issue = 3 | pages = 154–60 | date = March 2002 | pmid = 11893513 | doi = 10.1016/S0968-0004(01)02051-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这种力量促使质子通过ATP合成酶的基座回到线粒体中。质子的流动使柄亚基旋转，从而改变合成酶域的活性位点的形状，使二磷酸腺苷磷酸化--变成ATP&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from inorganic compounds===&lt;br /&gt;
无机化合物的能量&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Microbial metabolism|Nitrogen cycle}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：微生物代谢和氮循环&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Chemolithotroph]]y is a type of metabolism found in [[prokaryote]]s where energy is obtained from the oxidation of [[inorganic compound]]s. These organisms can use [[hydrogen]], reduced [[sulfur]] compounds (such as [[sulfide]], [[hydrogen sulfide]] and [[thiosulfate]]),&amp;lt;ref name=Physiology1/&amp;gt; [[Iron(II) oxide|ferrous iron (FeII)]] or [[ammonia]] as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as [[oxygen]] or [[nitrite]]. These microbial processes are important in global [[biogeochemical cycle]]s such as [[acetogenesis]], [[nitrification]] and [[denitrification]] and are critical for [[fertility (soil)|soil fertility]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Chemolithotrophy is a type of metabolism found in prokaryotes where energy is obtained from the oxidation of inorganic compounds. These organisms can use hydrogen, reduced sulfur compounds (such as sulfide, hydrogen sulfide and thiosulfate), or ammonia as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as oxygen or nitrite. These microbial processes are important in global biogeochemical cycles such as acetogenesis, nitrification and denitrification and are critical for soil fertility.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
化能无机营养是在原核生物中发现的一种新陈代谢，其能量来自于无机化合物的氧化。这些生物可以利用氢气、&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Friedrich B, Schwartz E | title = Molecular biology of hydrogen utilization in aerobic chemolithotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 47 | issue =  | pages = 351–83 | year = 1993 | pmid = 8257102 | doi = 10.1146/annurev.mi.47.100193.002031 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 还原硫化合物(如硫化物、硫化氢和硫代硫酸酯&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Weber KA, Achenbach LA, Coates JD | title = Microorganisms pumping iron: anaerobic microbial iron oxidation and reduction | journal = Nature Reviews. Microbiology | volume = 4 | issue = 10 | pages = 752–64 | date = October 2006 | pmid = 16980937 | doi = 10.1038/nrmicro1490 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1203&amp;amp;context=bioscifacpub | s2cid = 8528196 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;)或氨&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Jetten MS, Strous M, van de Pas-Schoonen KT, Schalk J, van Dongen UG, van de Graaf AA, Logemann S, Muyzer G, van Loosdrecht MC, Kuenen JG | display-authors = 6 | title = The anaerobic oxidation of ammonium | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 22 | issue = 5 | pages = 421–37 | date = December 1998 | pmid = 9990725 | doi = 10.1111/j.1574-6976.1998.tb00379.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;作为还原力的来源，它们从这些化合物与氧或亚硝酸盐等电子接受体的氧化作用中获得能量。这些微生物过程&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Simon J | title = Enzymology and bioenergetics of respiratory nitrite ammonification | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 26 | issue = 3 | pages = 285–309 | date = August 2002 | pmid = 12165429 | doi = 10.1111/j.1574-6976.2002.tb00616.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;在全球生物地球化学循环（如乙酰化、硝化和反硝化）中非常重要，对土壤肥力也很关键&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Conrad R | title = Soil microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO) | journal = Microbiological Reviews | volume = 60 | issue = 4 | pages = 609–40 | date = December 1996 | pmid = 8987358 | pmc = 239458 | doi = 10.1128/MMBR.60.4.609-640.1996 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barea JM, Pozo MJ, Azcón R, Azcón-Aguilar C | title = Microbial co-operation in the rhizosphere | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 56 | issue = 417 | pages = 1761–78 | date = July 2005 | pmid = 15911555 | doi = 10.1093/jxb/eri197 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from light===&lt;br /&gt;
光能&lt;br /&gt;
{{further|Phototroph|Photophosphorylation|Chloroplast}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光养，光磷酸化和叶绿体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by [[plant]]s, [[cyanobacteria]], [[purple bacteria]], [[green sulfur bacteria]] and some [[protist]]s. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by plants, cyanobacteria, purple bacteria, green sulfur bacteria and some protists. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
阳光中的能量被植物、蓝藻、紫细菌、绿硫细菌和一些原生生物所吸收。这个过程通常与二氧化碳转化为有机化合物相结合，这是光合作用的一部分，下文将对此进行讨论。然而，原核生物的能量捕获和碳固定系统可以单独运作，因为紫色细菌和绿硫细菌可以利用阳光作为能源，同时在碳固定和有机化合物发酵之间转换&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = van der Meer MT, Schouten S, Bateson MM, Nübel U, Wieland A, Kühl M, de Leeuw JW, Sinninghe Damsté JS, Ward DM | display-authors = 6 | title = Diel variations in carbon metabolism by green nonsulfur-like bacteria in alkaline siliceous hot spring microbial mats from Yellowstone National Park | journal = Applied and Environmental Microbiology | volume = 71 | issue = 7 | pages = 3978–86 | date = July 2005 | pmid = 16000812 | pmc = 1168979 | doi = 10.1128/AEM.71.7.3978-3986.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tichi MA, Tabita FR | title = Interactive control of Rhodobacter capsulatus redox-balancing systems during phototrophic metabolism | journal = Journal of Bacteriology | volume = 183 | issue = 21 | pages = 6344–54 | date = November 2001 | pmid = 11591679 | pmc = 100130 | doi = 10.1128/JB.183.21.6344-6354.2001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis. The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called [[photosynthetic reaction centre]]s. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of [[photosynthetic pigment]] present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis. The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called photosynthetic reaction centres. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of photosynthetic pigment present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在许多生物体中，太阳能的获取在原理上类似于氧化磷酸化，因为它涉及到以质子浓度梯度的形式储存能量。这种质子动力驱动 ATP 的合成&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter | name-list-style = vanc |date=2002|chapter =Energy Conversion: Mitochondria and Chloroplasts|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21063/|title =Molecular Biology of the Cell. 4th edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。驱动这种电子传递链所需的电子来自于聚光蛋白质，这种蛋白质被叫做光合反应中心。根据存在的光合色素的性质，反应中心分为两种类型。大多数光合细菌只有一种类型，而植物和蓝藻有两种类型&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Allen JP, Williams JC | title = Photosynthetic reaction centers | journal = FEBS Letters | volume = 438 | issue = 1–2 | pages = 5–9 | date = October 1998 | pmid = 9821949 | doi = 10.1016/S0014-5793(98)01245-9 | s2cid = 21596537 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, [[photosystem|photosystem II]] uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the [[cytochrome b6f complex]], which uses their energy to pump protons across the [[thylakoid]] membrane in the [[chloroplast]]. These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through [[photosystem|photosystem I]] and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+.&amp;lt;/sup&amp;gt;f. These cooenzyme can be used in the [[Calvin cycle]], which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, photosystem II uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the cytochrome b6f complex, which uses their energy to pump protons across the thylakoid membrane in the chloroplast. These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through photosystem I and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; .fThese cooenzyme can be used in the Calvin cycle, which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在植物、藻类和蓝藻中，光系统 II 利用光能将电子从水中移走，释放出氧气。然后电子流向细胞色素b6f蛋白复合体，后者利用它们的能量穿过叶绿体中的类囊体膜，泵入质子&amp;lt;ref name=Nelson2004/&amp;gt;。这些质子在驱动ATP合成酶时通过膜向后移动，就像之前一样。然后电子流经光系统I，可以用来减少辅酶NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Munekage Y, Hashimoto M, Miyake C, Tomizawa K, Endo T, Tasaka M, Shikanai T | title = Cyclic electron flow around photosystem I is essential for photosynthesis | journal = Nature | volume = 429 | issue = 6991 | pages = 579–82 | date = June 2004 | pmid = 15175756 | doi = 10.1038/nature02598 | bibcode = 2004Natur.429..579M | s2cid = 4421776 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些辅酶可用于[[卡尔文循环]](下文将对此进行讨论)，或被循环用于进一步生成ATP。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Anabolism==&lt;br /&gt;
合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Anabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Anabolism''' is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as [[amino acid]]s, [[monosaccharide]]s, [[Terpenoid|isoprenoids]] and [[nucleotide]]s, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s, [[lipid]]s and [[nucleic acid]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as amino acids, monosaccharides, isoprenoids and nucleotides, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as proteins, polysaccharides, lipids and nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
合成代谢是一系列建设性的新陈代谢过程，在这一系列过程中分解代谢所释放的能量被用来合成复杂的分子。一般来说，组成细胞结构的复杂分子是由小而简单的前体逐步构成的。合成代谢包括三个基本阶段。首先是氨基酸、单糖、异戊二烯和核苷酸等前体的产生，其次是利用ATP产生的能量将它们活化成活性形式，第三是将这些前体组装成复杂的分子，如蛋白质、多糖、脂质和核酸&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;{{cite web|last=Mandal|first=Ananya| name-list-style = vanc |date=2009-11-26|title=What is Anabolism?|url=https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Anabolism.aspx|access-date=2020-07-04|website=News-Medical.net|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. [[Autotroph]]s such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like [[carbon dioxide]] and water.  [[Heterotroph]]s, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. Autotrophs such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like carbon dioxide and water.  Heterotrophs, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体的合成代谢根据其细胞中构建分子的来源而有所不同。植物等自养生物可以在细胞中利用二氧化碳和水等简单分子中构建复杂的有机分子（如多糖和蛋白质）。而异养生物则需要更复杂的物质来源（如单糖和氨基酸）才能产生这些复杂的分子。生物可以根据其能量的最终来源进一步分类: 光自养生物和光异养生物从光中获得能量，而化能自养生物和化能异养生物从无机氧化反应中获得能量&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbon fixation===&lt;br /&gt;
碳固定&lt;br /&gt;
{{further|Photosynthesis|Carbon fixation|Chemosynthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光合作用，碳固定和化学合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Plagiomnium affine laminazellen.jpeg|thumb|含叶绿体（绿色）的植物细胞（以紫色壁为边界），叶绿体是光合作用的部位]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and [[carbon dioxide]] (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the [[photosynthetic reaction centre]]s, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into [[glycerate 3-phosphate]], which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme [[RuBisCO]] as part of the [[Calvin cycle|Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle]]. Three types of photosynthesis occur in plants, [[C3 carbon fixation]], [[C4 carbon fixation]] and [[Crassulacean acid metabolism|CAM photosynthesis]]. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and carbon dioxide (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the photosynthetic reaction centres, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into glycerate 3-phosphate, which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme RuBisCO as part of the Calvin – Benson cycle.[64] Three types of photosynthesis occur in plants, C3 carbon fixation, C4 carbon fixation and CAM photosynthesis. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO2 directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO2 into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
光合作用就是依靠阳光和二氧化碳(CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;)合成碳水化合物。在植物中，蓝细菌和藻类的含氧光合作用使水分解，排出氧气。如前所述，这一过程利用光合反应中心产生的ATP和NADPH将CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;转化为三磷酸甘油酯，然后再转化为葡萄糖。这个固碳反应作为卡尔文-本森Calvin – Benson 循环的一部分是在RuBisCO酶的催化下进行的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Miziorko HM, Lorimer GH | title = Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 52 | issue =  | pages = 507–35 | year = 1983 | pmid = 6351728 | doi = 10.1146/annurev.bi.52.070183.002451 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。植物有三种类型的光合作用:C3固碳、C4固碳和CAM光合作用。它们的不同之处在于二氧化碳进入卡尔文循环的路径不同，C3植物直接固定二氧化碳，而C4和CAM植物首先将二氧化碳吸收到其他化合物中，以适应强烈的阳光和干燥的环境&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dodd AN, Borland AM, Haslam RP, Griffiths H, Maxwell K | title = Crassulacean acid metabolism: plastic, fantastic | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 53 | issue = 369 | pages = 569–80 | date = April 2002 | pmid = 11886877 | doi = 10.1093/jexbot/53.369.569 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic [[prokaryote]]s the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle, a [[Reverse Krebs cycle|reversed citric acid]] cycle, or the carboxylation of acetyl-CoA. Prokaryotic [[Chemotroph|chemoautotrophs]] also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic prokaryotes the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin– Benson cycle, a reversed citric acid cycle, or the carboxylation of acetyl-CoA. Prokaryotic chemoautotrophs also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在能够光合作用的原核生物中，碳固定的机制更加多样。对它们而言，二氧化碳可以通过Calvin– Benson循环、反向三羧酸循环&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hügler M, Wirsen CO, Fuchs G, Taylor CD, Sievert SM | title = Evidence for autotrophic CO2 fixation via the reductive tricarboxylic acid cycle by members of the epsilon subdivision of proteobacteria | journal = Journal of Bacteriology | volume = 187 | issue = 9 | pages = 3020–7 | date = May 2005 | pmid = 15838028 | pmc = 1082812 | doi = 10.1128/JB.187.9.3020-3027.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;或乙酰辅酶A的羧化作用得到固定。原核化能自养生物也通过Calvin– Benson环固定CO &amp;lt; sub &amp;gt; 2 &amp;lt;/sub &amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Strauss G, Fuchs G | title = Enzymes of a novel autotrophic CO2 fixation pathway in the phototrophic bacterium Chloroflexus aurantiacus, the 3-hydroxypropionate cycle | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 215 | issue = 3 | pages = 633–43 | date = August 1993 | pmid = 8354269 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1993.tb18074.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，但它们利用无机化合物的能量来驱动反应&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Shively JM, van Keulen G, Meijer WG | title = Something from almost nothing: carbon dioxide fixation in chemoautotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 52 | issue =  | pages = 191–230 | year = 1998 | pmid = 9891798 | doi = 10.1146/annurev.micro.52.1.191 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbohydrates and glycans===&lt;br /&gt;
碳水化合物和聚糖&lt;br /&gt;
{{further|Gluconeogenesis|Glyoxylate cycle|Glycogenesis|Glycosylation}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：糖异生，乙醛酸循环，糖异生和糖基化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into [[monosaccharide]]s such as [[glucose]] and then used to assemble [[polysaccharide]]s such as [[starch]]. The generation of [[glucose]] from compounds like [[pyruvate]], [[lactic acid|lactate]], [[glycerol]], [[glycerate 3-phosphate]] and [[amino acid]]s is called [[gluconeogenesis]]. Gluconeogenesis converts pyruvate to [[glucose-6-phosphate]] through a series of intermediates, many of which are shared with [[glycolysis]]. However, this pathway is not simply [[glycolysis]] run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a [[futile cycle]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into monosaccharides such as glucose and then used to assemble polysaccharides such as starch. The generation of glucose from compounds like pyruvate, lactate, glycerol, glycerate 3-phosphate and amino acids is called gluconeogenesis. Gluconeogenesis converts pyruvate to glucose-6-phosphate through a series of intermediates, many of which are shared with glycolysis.However, this pathway is not simply glycolysis run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a futile cycle.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在碳水化合物合成代谢过程中，简单的有机酸可转化为葡萄糖等单糖，再用于合成淀粉等多糖。由丙酮酸、乳酸、甘油、3-磷酸甘油酸和氨基酸等化合物生成葡萄糖称为葡萄糖异生。糖异生作用通过一系列中间产物将丙酮酸转化为葡萄糖-6-磷酸，其中许多中间产物与糖酵解过程相同&amp;lt;ref name=Bouche/&amp;gt;。然而，这一途径并不是简单的糖酵解逆向运行，因为有几个步骤是由非糖酵解酶催化的。这很重要，因为它使得葡萄糖的形成和分解可以分别被调节，而且防止了两条途径在无效循环中同时运行&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Boiteux A, Hess B | title = Design of glycolysis | journal = Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences | volume = 293 | issue = 1063 | pages = 5–22 | date = June 1981 | pmid = 6115423 | doi = 10.1098/rstb.1981.0056 | doi-access = free | bibcode = 1981RSPTB.293....5B }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pilkis SJ, el-Maghrabi MR, Claus TH | title = Fructose-2,6-bisphosphate in control of hepatic gluconeogenesis. From metabolites to molecular genetics | journal = Diabetes Care | volume = 13 | issue = 6 | pages = 582–99 | date = June 1990 | pmid = 2162755 | doi = 10.2337/diacare.13.6.582 | s2cid = 44741368 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in [[vertebrate]]s such as humans the [[fatty acid]]s in these stores cannot be converted to glucose through [[gluconeogenesis]] as these organisms cannot convert acetyl-CoA into [[pyruvate]]; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery. As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce [[Ketone body|ketone bodies]] from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids.In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the [[glyoxylate cycle]], which bypasses the [[decarboxylation]] step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to [[oxaloacetate]], where it can be used for the production of glucose. Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in vertebrates such as humans the fatty acids in these stores cannot be converted to glucose through gluconeogenesis as these organisms cannot convert acetyl-CoA into pyruvate; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery. As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce ketone bodies from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids. In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the glyoxylate cycle, which bypasses the decarboxylation step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to oxaloacetate, where it can be used for the production of glucose. Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood. &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然脂肪是储存能量的一种常见方式，但在脊椎动物(如人类)体内储存的脂肪酸不能通过葡萄糖异生作用转化为葡萄糖，因为这些生物不能将乙酰辅酶A转化为丙酮酸;植物有必要的酶催化机制，而动物没有&amp;lt;ref name=Ensign&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ensign SA | title = Revisiting the glyoxylate cycle: alternate pathways for microbial acetate assimilation | journal = Molecular Microbiology | volume = 61 | issue = 2 | pages = 274–6 | date = July 2006 | pmid = 16856935 | doi = 10.1111/j.1365-2958.2006.05247.x | s2cid = 39986630 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。因此，在长期饥饿后，脊椎动物需要从脂肪酸中产生酮体，以取代大脑等不能代谢脂肪酸的组织中的葡萄糖。在其他生物体如植物和细菌中，这个代谢问题是靠乙醛酸循环来解决的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Finn PF, Dice JF | title = Proteolytic and lipolytic responses to starvation | journal = Nutrition | volume = 22 | issue = 7–8 | pages = 830–44 | year = 2006 | pmid = 16815497 | doi = 10.1016/j.nut.2006.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。乙醛酸循环绕过三羧酸循环中的脱羧步骤，并将乙酰辅酶a转化为草酰乙酸，在那里它可以用来生产葡萄糖。除了脂肪&amp;lt;ref name=Ensign/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg HL, Krebs HA | title = Synthesis of cell constituents from C2-units by a modified tricarboxylic acid cycle | journal = Nature | volume = 179 | issue = 4568 | pages = 988–91 | date = May 1957 | pmid = 13430766 | doi = 10.1038/179988a0 | s2cid = 40858130 | bibcode = 1957Natur.179..988K }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，葡萄糖也作为一种能量资源储存在大多数组织中，一般会通过它的糖化来维持血液中的葡萄糖水平&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Evans|first1=Rhys D.|last2=Heather|first2=Lisa C. | name-list-style = vanc |date=June 2016|title=Metabolic pathways and abnormalities|journal=Surgery (Oxford)|volume=34|issue=6|pages=266–272|doi=10.1016/j.mpsur.2016.03.010|issn=0263-9319|url=https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:84c0a8e7-38e9-4de2-ba19-9f129a07987a}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and [[glycan]]s are made by the sequential addition of monosaccharides by [[glycosyltransferase]] from a reactive sugar-phosphate donor such as [[uridine diphosphate glucose]] (UDP-Glc) to an acceptor [[hydroxyl]] group on the growing polysaccharide. As any of the [[hydroxyl]] groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures. The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called [[oligosaccharyltransferase]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and glycans are made by the sequential addition of monosaccharides by glycosyltransferase from a reactive sugar-phosphate donor such as uridine diphosphate glucose (UDP-Glc) to an acceptor hydroxyl group on the growing polysaccharide. As any of the hydroxyl groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures. The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called oligosaccharyltransferases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
多糖和聚糖是在糖基转移酶作用下，将单糖从活性糖-磷酸盐供体（如尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-Glc)）依次加入到生长中的多糖的受体羟基上形成的。由于底物环上的任何羟基都可以作为受体，所以产生的多糖会有直链或支链结构&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Freeze|first1=Hudson H. | name-list-style = vanc | chapter =Glycosylation Precursors|date=2015|url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK453043/| title = Essentials of Glycobiology|editor-last=Varki|editor-first=Ajit|edition=3rd|place=Cold Spring Harbor (NY)|publisher=Cold Spring Harbor Laboratory Press|pmid=28876856|access-date=2020-07-08|last2=Hart|first2=Gerald W.|last3=Schnaar|first3=Ronald L.|doi=10.1101/glycobiology.3e.005 |doi-broken-date=1 November 2020 |editor2-last=Cummings|editor2-first=Richard D.|editor3-last=Esko|editor3-first=Jeffrey D.|editor4-last=Stanley|editor4-first=Pamela }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。产生的多糖本身具有结构或代谢功能，还可以通过低聚糖转移酶转移到脂质和蛋白质中&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Opdenakker G, Rudd PM, Ponting CP, Dwek RA | title = Concepts and principles of glycobiology | journal = FASEB Journal | volume = 7 | issue = 14 | pages = 1330–7 | date = November 1993 | pmid = 8224606 | doi = 10.1096/fasebj.7.14.8224606 | s2cid = 10388991 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = McConville MJ, Menon AK | title = Recent developments in the cell biology and biochemistry of glycosylphosphatidylinositol lipids (review) | journal = Molecular Membrane Biology | volume = 17 | issue = 1 | pages = 1–16 | year = 2000 | pmid = 10824734 | doi = 10.1080/096876800294443 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Fatty acids, isoprenoids and sterol===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸，类异戊二烯和固醇&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Fatty acid synthesis|Steroid metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：脂肪酸合成和类固醇代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Sterol synthesis.svg|thumb|right|upright=1.6|具有中间体[[异戊烯基焦磷酸酯]]（IPP），[[二甲基烯丙基焦磷酸酯]]（DMAPP），[[香叶基焦磷酸酯]]（GPP）和[[角鲨烯的类固醇]]合成途径的简化版本。为了清晰起见，省略了一些中间步骤。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by [[fatty acid synthase]]s that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, [[dehydration reaction|dehydrate]] it to an [[alkene]] group and then reduce it again to an [[alkane]] group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein, while in plant [[plastid]]s and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by fatty acid synthases that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, dehydrate it to an alkene group and then reduce it again to an alkane group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein, while in plant plastids and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸是由脂肪酸合成酶聚合并还原乙酰辅酶A单元制成的。脂肪酸中的酰基链通过一些反应的循环得以延伸，这些反应包括:添加酰基，将其还原为醇，脱水成烯烃基团，然后再还原为烷烃基团。脂肪酸生物合成的酶可以分为两类：在动物和真菌中，所有脂肪酸合成酶的反应都是由单一的多功能I型蛋白来完成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Chirala SS, Wakil SJ | title = Structure and function of animal fatty acid synthase | journal = Lipids | volume = 39 | issue = 11 | pages = 1045–53 | date = November 2004 | pmid = 15726818 | doi = 10.1007/s11745-004-1329-9 | s2cid = 4043407 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而在植物的质体和细菌中，则由单独的II型酶来完成每一步&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = White SW, Zheng J, Zhang YM | title = The structural biology of type II fatty acid biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 74 | issue =  | pages = 791–831 | year = 2005 | pmid = 15952903 | doi = 10.1146/annurev.biochem.74.082803.133524 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ohlrogge JB, Jaworski JG | title = Regulation of Fatty Acid Synthesis | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 48 | issue =  | pages = 109–136 | date = June 1997 | pmid = 15012259 | doi = 10.1146/annurev.arplant.48.1.109 | s2cid = 46348092 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Terpene]]s and [[terpenoid|isoprenoids]] are a large class of lipids that include the [[carotenoid]]s and form the largest class of plant [[natural product]]s. These compounds are made by the assembly and modification of [[isoprene]] units donated from the reactive precursors [[isopentenyl pyrophosphate]] and [[dimethylallyl pyrophosphate]]. These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the [[mevalonate pathway]] produces these compounds from acetyl-CoA, while in plants and bacteria the [[non-mevalonate pathway]] uses pyruvate and [[glyceraldehyde 3-phosphate]] as substrates. One important reaction that uses these activated isoprene donors is [[steroid biosynthesis|sterol biosynthesis]]. Here, the isoprene units are joined together to make [[squalene]] and then folded up and formed into a set of rings to make [[lanosterol]]. Lanosterol can then be converted into other sterol such as [[cholesterol]] and [[ergosterol]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Terpenes and isoprenoids are a large class of lipids that include the carotenoids and form the largest class of plant natural products. These compounds are made by the assembly and modification of isoprene units donated from the reactive precursors isopentenyl pyrophosphate and dimethylallyl pyrophosphate. These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the mevalonate pathway produces these compounds from acetyl-CoA, while in plants and bacteria the non-mevalonate pathway uses pyruvate and glyceraldehyde 3-phosphate as substrates. One important reaction that uses these activated isoprene donors is sterol biosynthesis. Here, the isoprene units are joined together to make squalene and then folded up and formed into a set of rings to make lanosterol. Lanosterol can then be converted into other sterol such as cholesterol and ergosterol.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
萜烯和异戊二烯是一大类脂类，包括类胡萝卜素，也是最大的一类植物天然产品&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dubey VS, Bhalla R, Luthra R | title = An overview of the non-mevalonate pathway for terpenoid biosynthesis in plants | journal = Journal of Biosciences | volume = 28 | issue = 5 | pages = 637–46 | date = September 2003 | pmid = 14517367 | doi = 10.1007/BF02703339 | url = http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | url-status = dead | s2cid = 27523830 | archive-url = https://web.archive.org/web/20070415213325/http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | df =  | archive-date = 15 April 2007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些化合物是由反应性前体焦磷酸异戊烯酯和焦磷酸二甲基烯丙基酯所提供的异戊二烯单元组装和改性而成。这些前体可以靠不同的途径制造&amp;lt;ref name=Kuzuyama&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kuzuyama T, Seto H | title = Diversity of the biosynthesis of the isoprene units | journal = Natural Product Reports | volume = 20 | issue = 2 | pages = 171–83 | date = April 2003 | pmid = 12735695 | doi = 10.1039/b109860h }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在动物和古生物中，甲戊二酸途径从乙酰辅酶A产生这些化合物&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Grochowski LL, Xu H, White RH | title = Methanocaldococcus jannaschii uses a modified mevalonate pathway for biosynthesis of isopentenyl diphosphate | journal = Journal of Bacteriology | volume = 188 | issue = 9 | pages = 3192–8 | date = May 2006 | pmid = 16621811 | pmc = 1447442 | doi = 10.1128/JB.188.9.3192-3198.2006 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而在植物和细菌中，非甲戊二酸途径使用丙酮酸和甘油醛3-磷酸作为底物。使用这些活化的异戊二烯供体的一个重要反应是固醇的生物合成&amp;lt;ref name=Kuzuyama/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lichtenthaler HK | title = The 1-Deoxy-D-Xylulose-5-Phosphate Pathway of Isoprenoid Biosynthesis in Plants | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 50 | issue =  | pages = 47–65 | date = June 1999 | pmid = 15012203 | doi = 10.1146/annurev.arplant.50.1.47 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在该反应中，异戊二烯单元连接在一起，制成角鲨烯，然后折叠起来形成一组环，制成羊毛固醇&amp;lt;ref name=Schroepfer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schroepfer GJ | title = Sterol biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 50 | issue =  | pages = 585–621 | year = 1981 | pmid = 7023367 | doi = 10.1146/annurev.bi.50.070181.003101 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。羊毛固醇随后可转化为其他固醇，如胆固醇和麦角固醇&amp;lt;ref name=Schroepfer/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lees ND, Skaggs B, Kirsch DR, Bard M | title = Cloning of the late genes in the ergosterol biosynthetic pathway of Saccharomyces cerevisiae--a review | journal = Lipids | volume = 30 | issue = 3 | pages = 221–6 | date = March 1995 | pmid = 7791529 | doi = 10.1007/BF02537824 | s2cid = 4019443 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Proteins===&lt;br /&gt;
蛋白质类&lt;br /&gt;
{{further|Protein biosynthesis|Amino acid synthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质生物合成和氨基酸合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine [[essential amino acid]]s must be obtained from food. Some simple [[parasite]]s, such as the bacteria ''[[Mycoplasma pneumoniae]]'', lack all amino acid synthesis and take their amino acids directly from their hosts. All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by [[glutamate]] and [[glutamine]]. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then [[Transaminase|transaminated]] to form an amino acid.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine essential amino acids must be obtained from food. All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by glutamate and glutamine. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then transaminated to form an amino acid.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体合成这20种常见氨基酸的能力各不相同。大多数细菌和植物都能合成这20种氨基酸，但哺乳动物只能合成11种非必需氨基酸，因此必须从食物中获得9种必需氨基酸&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;。所有的氨基酸都是由糖酵解、三羧酸循环或磷酸戊糖途径的中间产物合成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Himmelreich R, Hilbert H, Plagens H, Pirkl E, Li BC, Herrmann R | title = Complete sequence analysis of the genome of the bacterium Mycoplasma pneumoniae | journal = Nucleic Acids Research | volume = 24 | issue = 22 | pages = 4420–49 | date = November 1996 | pmid = 8948633 | pmc = 146264 | doi = 10.1093/nar/24.22.4420 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。氮由谷氨酸和谷氨酰胺提供。非关键氨基酸的合成取决于适当的α-酮酸的形成，它可以转氨基形成氨基酸&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1 = Guyton |first1 = Arthur C. | first2 = John E. | last2 = Hall | name-list-style = vanc |title=Textbook of Medical Physiology |url=https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu |url-access=limited |publisher=Elsevier |year=2006 |location=Philadelphia |pages=[https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu/page/n889 855]–6 |isbn=978-0-7216-0240-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of [[peptide bond]]s. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its [[primary structure]]. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a [[transfer RNA]] molecule through an [[ester]] bond. This [[aminoacyl-tRNA]] precursor is produced in an [[Adenosine triphosphate|ATP]]-dependent reaction carried out by an [[aminoacyl tRNA synthetase]] This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the [[ribosome]], which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a [[messenger RNA]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of peptide bonds. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its primary structure. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a transfer RNA molecule through an ester bond. This aminoacyl-tRNA precursor is produced in an ATP-dependent reaction carried out by an aminoacyl tRNA synthetase. This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the ribosome, which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a messenger RNA.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸通过肽键链连接成蛋白质。每种不同的蛋白质都有一个独特的氨基酸残基序列：这就是它的主要结构。就像字母表的字母可以组合成无穷无尽的各种单词一样，氨基酸也能以不同的序列连接起来，形成种类繁多的蛋白质。蛋白质是由氨基酸制成的，这些氨基酸通过酯键附着在转运RNA(tRNA)分子上而被激活。氨基酰tRNA前体是在靠氨基酰tRNA合成酶进行的ATP依赖性反应中产生的.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ibba M, Söll D | title = The renaissance of aminoacyl-tRNA synthesis | journal = EMBO Reports | volume = 2 | issue = 5 | pages = 382–7 | date = May 2001 | pmid = 11375928 | pmc = 1083889 | doi = 10.1093/embo-reports/kve095 | url = http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid={A158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0} | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20110501181419/http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid=%7BA158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0%7D | df =  | archive-date = 1 May 2011 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然后，这种氨基酰tRNA成为核糖体的底物，核糖体利用信使RNA中的序列信息将氨基酸连接到伸长的蛋白质链上&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lengyel P, Söll D | title = Mechanism of protein biosynthesis | journal = Bacteriological Reviews | volume = 33 | issue = 2 | pages = 264–301 | date = June 1969 | pmid = 4896351 | pmc = 378322 | doi = 10.1128/MMBR.33.2.264-301.1969 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Nucleotide synthesis and salvage===&lt;br /&gt;
核苷酸的合成和补救途径&lt;br /&gt;
{{further|Nucleotide salvage|Pyrimidine biosynthesis|Purine#Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：核苷酸补救途径，嘧啶的生物合成和嘌呤§代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and [[formic acid]] in pathways that require large amounts of metabolic energy. Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides. [[Purine]]s are synthesized as [[nucleoside]]s (bases attached to [[ribose]]). Both [[adenine]] and [[guanine]] are made from the precursor nucleoside [[inosine]] monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids [[glycine]], [[glutamine]], and [[aspartic acid]], as well as [[formate]] transferred from the [[coenzyme]] [[folic acid|tetrahydrofolate]]. [[Pyrimidine]]s, on the other hand, are synthesized from the base [[Pyrimidinecarboxylic acid|orotate]], which is formed from glutamine and aspartate.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and formic acid in pathways that require large amounts of metabolic energy. Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides. Purines are synthesized as nucleosides (bases attached to ribose). Both adenine and guanine are made from the precursor nucleoside inosine monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids glycine, glutamine, and aspartic acid, as well as formate transferred from the coenzyme tetrahydrofolate. Pyrimidines, on the other hand, are synthesized from the base orotate, which is formed from glutamine and aspartate.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸由氨基酸、二氧化碳和甲酸在需要大量代谢能量的途径中生成&amp;lt;ref name=Rudolph&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rudolph FB | title = The biochemistry and physiology of nucleotides | journal = The Journal of Nutrition | volume = 124 | issue = 1 Suppl | pages = 124S–127S | date = January 1994 | pmid = 8283301 | doi = 10.1093/jn/124.suppl_1.124S }} {{cite journal | vauthors = Zrenner R, Stitt M, Sonnewald U, Boldt R | title = Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants | journal = Annual Review of Plant Biology | volume = 57 | issue =  | pages = 805–36 | year = 2006 | pmid = 16669783 | doi = 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。因此，大多数生物体都有有效的系统来挽救预先形成的核苷酸&amp;lt;ref name=Rudolph/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Stasolla C, Katahira R, Thorpe TA, Ashihara H | title = Purine and pyrimidine nucleotide metabolism in higher plants | journal = Journal of Plant Physiology | volume = 160 | issue = 11 | pages = 1271–95 | date = November 2003 | pmid = 14658380 | doi = 10.1078/0176-1617-01169 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。嘌呤以核苷的形式合成(碱基附着在核糖上)。腺嘌呤和鸟嘌呤都是由一磷酸核苷肌苷前体合成的&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid 22531138&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies O, Mendes P, Smallbone K, Malys N | title = Characterisation of multiple substrate-specific (d)ITP/(d)XTPase and modelling of deaminated purine nucleotide metabolism | journal = BMB Reports | volume = 45 | issue = 4 | pages = 259–64 | date = April 2012 | pmid = 22531138 | doi = 10.5483/BMBRep.2012.45.4.259 | url = http://wrap.warwick.ac.uk/49510/1/WRAP_Malys_%5B45-4%5D1204261917_%28259-264%29BMB_11-169.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而前体是由甘氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸的原子合成的，从辅酶四氢叶酸转移来的甲酸酯也是如此。另一方面，嘧啶是由磷酸基合成的，而磷酸基是由谷氨酰胺和天门冬氨酸形成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith JL | title = Enzymes of nucleotide synthesis | journal = Current Opinion in Structural Biology | volume = 5 | issue = 6 | pages = 752–7 | date = December 1995 | pmid = 8749362 | doi = 10.1016/0959-440X(95)80007-7 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Xenobiotics and redox metabolism==&lt;br /&gt;
异种生物学和氧化还原代谢&lt;br /&gt;
{{further|Xenobiotic metabolism|Drug metabolism|Alcohol metabolism|Antioxidant}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：异生物质代谢，药物代谢，酒精代谢和抗氧化剂&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called [[xenobiotic]]s. Xenobiotics such as [[drug|synthetic drugs]], [[poison|natural poisons]] and [[antibiotic]]s are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include [[cytochrome P450|cytochrome P450 oxidases]], [[Glucuronosyltransferase|UDP-glucuronosyltransferases]], and [[glutathione S-transferase|glutathione ''S''-transferases]]. This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In [[ecology]], these reactions are particularly important in microbial [[biodegradation]] of pollutants and the [[bioremediation]] of contaminated land and oil spills. Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even [[persistent organic pollutant]]s such as [[organochloride]] compounds.&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called xenobiotics. Xenobiotics such as synthetic drugs, natural poisons and antibiotics are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include cytochrome P450 oxidases, UDP-glucuronosyltransferases, and glutathione S-transferases. This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In ecology, these reactions are particularly important in microbial biodegradation of pollutants and the bioremediation of contaminated land and oil spills. Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even persistent organic pollutants such as organochloride compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的生物都不断地接触到它们不能进食的化合物，如果它们在细胞中积累这些化合物就会被伤害，因为它们没有新陈代谢功能。这些具有潜在破坏性的化合物被称为异生物质&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Testa B, Krämer SD | title = The biochemistry of drug metabolism--an introduction: part 1. Principles and overview | journal = Chemistry &amp;amp; Biodiversity | volume = 3 | issue = 10 | pages = 1053–101 | date = October 2006 | pmid = 17193224 | doi = 10.1002/cbdv.200690111 | s2cid = 28872968 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。合成药物、天然毒物和抗生素等异生物质是通过一系列异生物质代谢酶来解毒的。在人体中，这些酶包括细胞色素 P450氧化酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Danielson PB | title = The cytochrome P450 superfamily: biochemistry, evolution and drug metabolism in humans | journal = Current Drug Metabolism | volume = 3 | issue = 6 | pages = 561–97 | date = December 2002 | pmid = 12369887 | doi = 10.2174/1389200023337054 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;、UDP-葡萄糖醛酸转移酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = King CD, Rios GR, Green MD, Tephly TR | title = UDP-glucuronosyltransferases | journal = Current Drug Metabolism | volume = 1 | issue = 2 | pages = 143–61 | date = September 2000 | pmid = 11465080 | doi = 10.2174/1389200003339171 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;和谷胱甘肽 s- 转移酶。这套酶系统的作用分为三个阶段&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sheehan D, Meade G, Foley VM, Dowd CA | title = Structure, function and evolution of glutathione transferases: implications for classification of non-mammalian members of an ancient enzyme superfamily | journal = The Biochemical Journal | volume = 360 | issue = Pt 1 | pages = 1–16 | date = November 2001 | pmid = 11695986 | pmc = 1222196 | doi = 10.1042/0264-6021:3600001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，首先氧化异生物质(第一阶段) ，然后将水溶性基团共轭到分子上(第二阶段)。经过降解的水溶性异生物质随后会从细胞中泵出，对多细胞生物来说，还会在排出之前进一步代谢(第三阶段)。在生态学中，这些反应在微生物对污染物的生物降解以及污染土地和溢油的生物修复中尤为重要&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Galvão TC, Mohn WW, de Lorenzo V | title = Exploring the microbial biodegradation and biotransformation gene pool | journal = Trends in Biotechnology | volume = 23 | issue = 10 | pages = 497–506 | date = October 2005 | pmid = 16125262 | doi = 10.1016/j.tibtech.2005.08.002 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些微生物反应中有许多是与多细胞生物相同的，但是由于微生物种类的惊人多样性，这些微生物能够处理比多细胞生物更广泛的异生物质，甚至能够降解有机氯化合物等持久性有机污染物&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Janssen DB, Dinkla IJ, Poelarends GJ, Terpstra P | title = Bacterial degradation of xenobiotic compounds: evolution and distribution of novel enzyme activities | journal = Environmental Microbiology | volume = 7 | issue = 12 | pages = 1868–82 | date = December 2005 | pmid = 16309386 | doi = 10.1111/j.1462-2920.2005.00966.x | url = https://pure.rug.nl/ws/files/3623678/2005EnvironMicrobiolJanssen.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for [[aerobic organism]]s is [[oxidative stress]]. Here, processes including [[oxidative phosphorylation]] and the formation of [[disulfide bond]]s during [[protein folding]] produce [[reactive oxygen species]] such as [[hydrogen peroxide]]. These damaging oxidants are removed by [[antioxidant]] metabolites such as [[glutathione]] and enzymes such as [[catalase]]s and [[peroxidase]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for aerobic organisms is oxidative stress. Here, processes including oxidative phosphorylation and the formation of disulfide bonds during protein folding produce reactive oxygen species such as hydrogen peroxide. These damaging oxidants are removed by antioxidant metabolites such as glutathione and enzymes such as catalases and peroxidases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于好氧生物来说，一个相关的问题是氧化应激&amp;lt;ref name=Davies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies KJ | title = Oxidative stress: the paradox of aerobic life | journal = Biochemical Society Symposium | volume = 61 | issue =  | pages = 1–31 | year = 1995 | pmid = 8660387 | doi = 10.1042/bss0610001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这个过程包括氧化磷酸化和蛋白质折叠时二硫键的形成，它产生了活性氧类（如过氧化氢）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tu BP, Weissman JS | title = Oxidative protein folding in eukaryotes: mechanisms and consequences | journal = The Journal of Cell Biology | volume = 164 | issue = 3 | pages = 341–6 | date = February 2004 | pmid = 14757749 | pmc = 2172237 | doi = 10.1083/jcb.200311055 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些破坏性的氧化剂被抗氧化代谢物（如谷胱甘肽和酶）和酶（如过氧化氢酶和过氧化物酶）去除&amp;lt;ref name=Sies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sies H | title = Oxidative stress: oxidants and antioxidants | journal = Experimental Physiology | volume = 82 | issue = 2 | pages = 291–5 | date = March 1997 | pmid = 9129943 | doi = 10.1113/expphysiol.1997.sp004024 | s2cid = 20240552 | url = http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | access-date = 9 March 2007 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20090325001126/http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | archive-date = 25 March 2009 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Vertuani&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vertuani S, Angusti A, Manfredini S | title = The antioxidants and pro-antioxidants network: an overview | journal = Current Pharmaceutical Design | volume = 10 | issue = 14 | pages = 1677–94 | year = 2004 | pmid = 15134565 | doi = 10.2174/1381612043384655 | s2cid = 43713549 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Thermodynamics of living organisms==&lt;br /&gt;
生命有机体的热力学&lt;br /&gt;
{{further|Biological thermodynamics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物热力学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the [[laws of thermodynamics]], which describe the transfer of heat and [[work (thermodynamics)|work]]. The [[second law of thermodynamics]] states that in any [[closed system]], the amount of [[entropy]] (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are [[open system (systems theory)|open systems]] that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in [[Thermodynamic equilibrium|equilibrium]], but instead are [[dissipative system]]s that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments. The metabolism of a cell achieves this by coupling the [[spontaneous process]]es of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In [[non-equilibrium thermodynamics|thermodynamic]] terms, metabolism maintains order by creating disorder.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the laws of thermodynamics, which describe the transfer of heat and work. The second law of thermodynamics states that in any closed system, the amount of entropy (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are open systems that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in equilibrium, but instead are dissipative systems that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments. The metabolism of a cell achieves this by coupling the spontaneous processes of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In thermodynamic terms, metabolism maintains order by creating disorder.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生命有机体一定会遵守热力学定律，该定律描述了热量和功的传递。热力学第二定律指出，在任何封闭系统中，熵的总量（混乱度）不会减少。尽管生物体惊人的复杂性似乎与这一定律相矛盾，但生命是可能的，因为它们是与环境交换物质和能量的开放系统。也就是说，生命系统并不处于平衡状态，而是耗散系统，它通过大量增加环境熵来维持其高度复杂的状态&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = von Stockar U, Liu J | title = Does microbial life always feed on negative entropy? Thermodynamic analysis of microbial growth | journal = Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics | volume = 1412 | issue = 3 | pages = 191–211 | date = August 1999 | pmid = 10482783 | doi = 10.1016/S0005-2728(99)00065-1 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。细胞的新陈代谢通过将分解代谢的自发过程和合成代谢的非自发过程进行耦合来实现这一点。从热力学的角度来看，新陈代谢通过制造混乱来维持秩序&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Demirel Y, Sandler SI | title = Thermodynamics and bioenergetics | journal = Biophysical Chemistry | volume = 97 | issue = 2–3 | pages = 87–111 | date = June 2002 | pmid = 12050002 | doi = 10.1016/S0301-4622(02)00069-8 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1006&amp;amp;context=chemengthermalmech }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Regulation and control==&lt;br /&gt;
调控&lt;br /&gt;
{{further|Metabolic pathway|Metabolic control analysis|Hormone|Regulatory enzymes|Cell signaling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：代谢途径，代谢控制分析，激素，调节酶和细胞信号转导&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely [[Control theory|regulated]] to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called [[homeostasis]]. Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments. Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the ''regulation'' of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the ''control'' exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the [[flux]] through the pathway). For example, an enzyme may show large changes in activity (''i.e.'' it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely regulated to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called homeostasis. Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments. Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the regulation of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the control exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the flux through the pathway). For example, an enzyme may show large changes in activity (i.e. it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
由于大多数生物体的环境是不断变化的，因此它们必须对新陈代谢的反应进行精细的调节，以维持细胞内一系列恒定的条件，这种条件称为稳态&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Albert R | title = Scale-free networks in cell biology | journal = Journal of Cell Science | volume = 118 | issue = Pt 21 | pages = 4947–57 | date = November 2005 | pmid = 16254242 | doi = 10.1242/jcs.02714 | arxiv = q-bio/0510054 | s2cid = 3001195 | bibcode = 2005q.bio....10054A }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brand MD | title = Regulation analysis of energy metabolism | journal = The Journal of Experimental Biology | volume = 200 | issue = Pt 2 | pages = 193–202 | date = January 1997 | pmid = 9050227 | url = http://jeb.biologists.org/cgi/reprint/200/2/193 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。代谢调节也使生物体能够对信号作出反应，并与环境积极互动。有两个密切相关的概念对于理解“代谢途径是如何被控制的”十分重要&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Soyer OS, Salathé M, Bonhoeffer S | title = Signal transduction networks: topology, response and biochemical processes | journal = Journal of Theoretical Biology | volume = 238 | issue = 2 | pages = 416–25 | date = January 2006 | pmid = 16045939 | doi = 10.1016/j.jtbi.2005.05.030 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。首先，途径中酶的调节是指其活性如何响应信号从而增加和减少。其次，这种酶所施加的控制是指它的活性变化对通路的总体速率（通过通路的通量）的影响&amp;lt;ref name=Salter&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Salter M, Knowles RG, Pogson CI | title = Metabolic control | journal = Essays in Biochemistry | volume = 28 | issue =  | pages = 1–12 | year = 1994 | pmid = 7925313 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。例如，一种酶可能表现出很大的活性变化(即它是高度受控的)，但如果这些变化对某一代谢途径的通量影响不大，那么这种酶就不参与该途径的控制&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Westerhoff HV, Groen AK, Wanders RJ | title = Modern theories of metabolic control and their applications (review) | journal = Bioscience Reports | volume = 4 | issue = 1 | pages = 1–22 | date = January 1984 | pmid = 6365197 | doi = 10.1007/BF01120819 | s2cid = 27791605 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Insulin glucose metabolism ZP.svg|thumb|right|upright=1.35|胰岛素对葡萄糖摄取和代谢的影响。胰岛素与其受体（1）结合，继而启动许多蛋白质激活级联反应（2）。其中包括：Glut-4转运蛋白向[[质膜]]的转运和葡萄糖的流入（3），[[糖原]]合成（4），[[糖酵解]]（5）和[[脂肪酸]]合成（6）。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the [[flux]] through the pathway to compensate. This type of regulation often involves [[allosteric regulation]] of the activities of multiple enzymes in the pathway. Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as [[hormone]]s and [[growth factor]]s and are detected by specific [[receptor (biochemistry)|receptors]] on the cell surface. These signals are then transmitted inside the cell by [[second messenger system]]s that often involved the [[phosphorylation]] of proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the flux through the pathway to compensate. Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as hormones and growth factors and are detected by specific receptors on the cell surface. These signals are then transmitted inside the cell by second messenger systems that often involved the phosphorylation of proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢调节有多个层次。在内在调节中，代谢途径自我调节，以应对底物或产物数量的变化；例如，产物数量的减少可以增加通过该途径的通量以进行补偿&amp;lt;ref name=Salter/&amp;gt;。外在控制是指多细胞生物体中的一个细胞根据来自其他细胞的信号改变其代谢&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fell DA, Thomas S | title = Physiological control of metabolic flux: the requirement for multisite modulation | journal = The Biochemical Journal | volume = 311 ( Pt 1) | issue = Pt 1 | pages = 35–9 | date = October 1995 | pmid = 7575476 | pmc = 1136115 | doi = 10.1042/bj3110035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些信号通常以水溶性信使的形式出现（如激素和生长因子）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hendrickson WA | title = Transduction of biochemical signals across cell membranes | journal = Quarterly Reviews of Biophysics | volume = 38 | issue = 4 | pages = 321–30 | date = November 2005 | pmid = 16600054 | doi = 10.1017/S0033583506004136 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，并被细胞表面的特定受体检测到。然后，这些信号通过第二信使系统在细胞内传递，该系统通常涉及蛋白质的磷酸化&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cohen P | title = The regulation of protein function by multisite phosphorylation--a 25 year update | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 25 | issue = 12 | pages = 596–601 | date = December 2000 | pmid = 11116185 | doi = 10.1016/S0968-0004(00)01712-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone [[insulin]]. Insulin is produced in response to rises in [[blood sugar|blood glucose levels]]. Binding of the hormone to [[insulin receptor]]s on cells then activates a cascade of [[protein kinase]]s that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and [[glycogen]]. The metabolism of glycogen is controlled by activity of [[phosphorylase]], the enzyme that breaks down glycogen, and [[glycogen synthase]], the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating [[phosphatase|protein phosphatases]] and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone insulin. Insulin is produced in response to rises in blood glucose levels. Binding of the hormone to insulin receptors on cells then activates a cascade of protein kinases that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and glycogen. The metabolism of glycogen is controlled by activity of phosphorylase, the enzyme that breaks down glycogen, and glycogen synthase, the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating protein phosphatases and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一个非常好理解的外在控制的例子是激素胰岛素对葡萄糖代谢的调节&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lienhard GE, Slot JW, James DE, Mueckler MM | title = How cells absorb glucose | journal = Scientific American | volume = 266 | issue = 1 | pages = 86–91 | date = January 1992 | pmid = 1734513 | doi = 10.1038/scientificamerican0192-86 | bibcode = 1992SciAm.266a..86L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。胰岛素是在血糖升高时产生的。胰岛素与细胞上的胰岛素受体结合，然后激活一连串的蛋白激酶，使细胞吸收葡萄糖，并将其转化为储存分子（如脂肪酸和糖原）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Roach PJ | title = Glycogen and its metabolism | journal = Current Molecular Medicine | volume = 2 | issue = 2 | pages = 101–20 | date = March 2002 | pmid = 11949930 | doi = 10.2174/1566524024605761 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。糖原的新陈代谢受到分解糖原的磷酸化酶和制造糖原的糖原合成酶的活性控制。这些酶的调节方式是相互的，磷酸化作用抑制糖原合成酶，但激活磷酸化酶。胰岛素通过激活蛋白磷酸酶使这些酶的磷酸化程度降低，从而触发糖原合成&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Newgard CB, Brady MJ, O'Doherty RM, Saltiel AR | title = Organizing glucose disposal: emerging roles of the glycogen targeting subunits of protein phosphatase-1 | journal = Diabetes | volume = 49 | issue = 12 | pages = 1967–77 | date = December 2000 | pmid = 11117996 | doi = 10.2337/diabetes.49.12.1967 | url = http://diabetes.diabetesjournals.org/cgi/reprint/49/12/1967.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Evolution==&lt;br /&gt;
演化&lt;br /&gt;
{{further|Molecular evolution|Phylogenetics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：分子进化与系统发育&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Tree of life int.svg|thumb|right|upright=1.8|[[演化树显示了来自全部三个生命领域的生物体的共同祖先。[[细菌]]呈蓝色，[[真核生物]]呈红色，[[古菌]]呈绿色。树木周围显示了一些门的相对位置。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Evolutionary tree showing the common ancestry of organisms from all three domains of life. Bacteria are colored blue, eukaryotes red, and archaea green. Relative positions of some of the phyla included are shown around the tree.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all [[Three-domain system|three domains]] of living things and were present in the [[last universal common ancestor]]. This universal ancestral cell was [[prokaryote|prokaryotic]] and probably a [[methanogen]] that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism. The retention of these ancient pathways during later [[evolution]] may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps. The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of [[purine]] nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient [[RNA world hypothesis|RNA world]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all three domains of living things and were present in the last universal common ancestor.This universal ancestral cell was prokaryotic and probably a methanogen that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism.The retention of these ancient pathways during later evolution may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps.The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of purine nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient RNA world.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
上述代谢的主要途径，如糖酵解和柠檬酸循环，存在于生物的全部三个领域中，并存在于最后的普遍共同祖先中。这种普遍的祖先细胞是原核生物&amp;lt;ref name=SmithE/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Romano AH, Conway T | title = Evolution of carbohydrate metabolic pathways | journal = Research in Microbiology | volume = 147 | issue = 6–7 | pages = 448–55 | year = 1996 | pmid = 9084754 | doi = 10.1016/0923-2508(96)83998-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，也许是一种具有广泛的氨基酸、核苷酸、碳水化合物和脂质代谢的产烷菌&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |author=Koch A |title=How did bacteria come to be? |journal=Adv Microb Physiol |volume=40 |pages=353–99 |year=1998 |pmid=9889982 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60135-6 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027740-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ouzounis C, Kyrpides N | title = The emergence of major cellular processes in evolution | journal = FEBS Letters | volume = 390 | issue = 2 | pages = 119–23 | date = July 1996 | pmid = 8706840 | doi = 10.1016/0014-5793(96)00631-X | s2cid = 39128865 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在后来的进化过程中，这些古老的途径之所以得以保留，可能是因为这些反应为它们特定的代谢问题提供了最佳解决方案，这些途径（如糖酵解和三羧酸循环）以最少的步骤高效地产生它们的最终产物。最初的基于酶的代谢途径可能是嘌呤核苷酸代谢的一部分&amp;lt;ref name=Ebenhoh/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante/&amp;gt;，而之前的代谢途径是远古RNA界的一部分&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Caetano-Anollés G, Kim HS, Mittenthal JE | title = The origin of modern metabolic networks inferred from phylogenomic analysis of protein architecture | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 22 | pages = 9358–63 | date = May 2007 | pmid = 17517598 | pmc = 1890499 | doi = 10.1073/pnas.0701214104 | bibcode = 2007PNAS..104.9358C }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway. The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway. An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the [[MANET database]]). These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic. A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway. The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway. An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the MANET database) These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic. A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人们提出了许多模型来描述新代谢途径的演变机制。其中包括将新的酶顺序添加到一个短的祖传途径，整个途径的复制和分化，吸纳原有的酶或者把这些机制组装成新的反应途径。这些机制的相对重要性尚不清楚&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schmidt S, Sunyaev S, Bork P, Dandekar T | title = Metabolites: a helping hand for pathway evolution? | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 28 | issue = 6 | pages = 336–41 | date = June 2003 | pmid = 12826406 | doi = 10.1016/S0968-0004(03)00114-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，但基因组研究表明，一条途径中的酶很可能有共同的祖先，这意味着许多途径是逐步进化而来的，途径中预先存在的步骤创造出了新的功能。另一种模型来自于追踪代谢网络中蛋白质结构演化的研究&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Light S, Kraulis P | title = Network analysis of metabolic enzyme evolution in Escherichia coli | journal = BMC Bioinformatics | volume = 5 | pages = 15 | date = February 2004 | pmid = 15113413 | pmc = 394313 | doi = 10.1186/1471-2105-5-15 }} {{cite journal | vauthors = Alves R, Chaleil RA, Sternberg MJ | title = Evolution of enzymes in metabolism: a network perspective | journal = Journal of Molecular Biology | volume = 320 | issue = 4 | pages = 751–70 | date = July 2002 | pmid = 12095253 | doi = 10.1016/S0022-2836(02)00546-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，它指出酶被普遍利用，生物体借用酶在不同的代谢途径中执行相似的功能(在 MANET 数据库中显而易见)&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kim HS, Mittenthal JE, Caetano-Anollés G | title = MANET: tracing evolution of protein architecture in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 351 | date = July 2006 | pmid = 16854231 | pmc = 1559654 | doi = 10.1186/1471-2105-7-351 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些征用过程导致了进化酶的嵌合&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Teichmann SA, Rison SC, Thornton JM, Riley M, Gough J, Chothia C | title = Small-molecule metabolism: an enzyme mosaic | journal = Trends in Biotechnology | volume = 19 | issue = 12 | pages = 482–6 | date = December 2001 | pmid = 11711174 | doi = 10.1016/S0167-7799(01)01813-3 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。第三种可能性是，新陈代谢的某些部分可能作为“模块”存在，可以在不同的途径中重复使用，并对不同的分子执行类似的功能&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Spirin V, Gelfand MS, Mironov AA, Mirny LA | title = A metabolic network in the evolutionary context: multiscale structure and modularity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 103 | issue = 23 | pages = 8774–9 | date = June 2006 | pmid = 16731630 | pmc = 1482654 | doi = 10.1073/pnas.0510258103 | bibcode = 2006PNAS..103.8774S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some [[parasite]]s metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the [[host (biology)|host]]. Similar reduced metabolic capabilities are seen in [[endosymbiont|endosymbiotic]] organisms.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some parasites metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the host. Similar reduced metabolic capabilities are seen in endosymbiotic organisms.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
除了新的代谢途径的进化，演化也会导致代谢功能的丧失。例如，在某些寄生物中，一些并非生存必需的代谢过程丢失了，而预先形成的氨基酸、核苷酸和碳水化合物可能会从寄主那里被清除&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lawrence JG | title = Common themes in the genome strategies of pathogens | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 584–8 | date = December 2005 | pmid = 16188434 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.007 }} {{cite journal | vauthors = Wernegreen JJ | title = For better or worse: genomic consequences of intracellular mutualism and parasitism | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 572–83 | date = December 2005 | pmid = 16230003 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.013 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在内共生生物体中也可以看到类似的代谢能力下降&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pál C, Papp B, Lercher MJ, Csermely P, Oliver SG, Hurst LD | title = Chance and necessity in the evolution of minimal metabolic networks | journal = Nature | volume = 440 | issue = 7084 | pages = 667–70 | date = March 2006 | pmid = 16572170 | doi = 10.1038/nature04568 | s2cid = 4424895 | bibcode = 2006Natur.440..667P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Investigation and manipulation==&lt;br /&gt;
调查和操纵&lt;br /&gt;
{{further|Protein methods|Proteomics|Metabolomics|Metabolic network modelling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质方法，蛋白质组学，代谢组学和代谢网络建模&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:A thaliana metabolic network.png|thumb|upright=1.35|right|[[拟南芥]][[三羧酸循环]]的[[代谢网络]]。[[酶]]和[[代谢物]]显示为红色方块，它们之间的相互作用显示为黑线。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a [[reductionism|reductionist]] approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of [[radioactive tracer]]s at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products. The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be [[protein purification|purified]] and their [[enzyme kinetics|kinetics]] and responses to [[enzyme inhibitor|inhibitors]] investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the [[metabolome]]. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways, but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a reductionist approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of radioactive tracers at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products. The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be purified and their kinetics and responses to inhibitors investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the metabolome. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways,  but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
传统上，新陈代谢的研究采用还原法，侧重于单一的新陈代谢途径。特别有价值的是在整个有机体、组织和细胞水平上使用放射性示踪剂，通过追踪携带放射性标记的中间物和产品来获知从前体到最终产品的路径&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rennie MJ | title = An introduction to the use of tracers in nutrition and metabolism | journal = The Proceedings of the Nutrition Society | volume = 58 | issue = 4 | pages = 935–44 | date = November 1999 | pmid = 10817161 | doi = 10.1017/S002966519900124X | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然后可以纯化催化这些化学反应的酶，并研究其动力学和对抑制剂的反应。一个并行的方法是识别细胞或组织中的小分子；这些分子的完整集合被称为代谢组。总的来说，这些研究可以很好地了解简单代谢途径的结构和功能，但当应用于更复杂的系统（如一个完整细胞的代谢时），这些研究是不够的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Phair RD | title = Development of kinetic models in the nonlinear world of molecular cell biology | journal = Metabolism | volume = 46 | issue = 12 | pages = 1489–95 | date = December 1997 | pmid = 9439549 | doi = 10.1016/S0026-0495(97)90154-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the [[metabolic network]]s in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes. However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more [[Holism|holistic]] mathematical models that may explain and predict their behavior. These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on [[gene expression]] from [[proteomics|proteomic]] and [[DNA microarray]] studies. Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research. These models are now used in [[Network theory|network analysis]], to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the metabolic networks in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes. However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more holistic mathematical models that may explain and predict their behavior. These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on gene expression from proteomic and DNA microarray studies. Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research. These models are now used in network analysis, to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细胞中包含数千种不同酶的代谢网络，这种复杂性概念可以在右图中看到，右图显示了43种蛋白质和40种代谢物之间的相互作用: 基因组序列提供了包含26.500个基因的列表&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sterck L, Rombauts S, Vandepoele K, Rouzé P, Van de Peer Y | title = How many genes are there in plants (... and why are they there)? | journal = Current Opinion in Plant Biology | volume = 10 | issue = 2 | pages = 199–203 | date = April 2007 | pmid = 17289424 | doi = 10.1016/j.pbi.2007.01.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然而，现在能够利用这些基因组数据来重建完整的生化反应网络，并产生更全面的数学模型来解释和预测它们的行为。这些模型在用于整合通过经典方法获得的途径和代谢物数据以及蛋白质组学和DNA微阵列研究的基因表达数据时特别强大&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Borodina I, Nielsen J | title = From genomes to in silico cells via metabolic networks | journal = Current Opinion in Biotechnology | volume = 16 | issue = 3 | pages = 350–5 | date = June 2005 | pmid = 15961036 | doi = 10.1016/j.copbio.2005.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。利用这些技术&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gianchandani EP, Brautigan DL, Papin JA | title = Systems analyses characterize integrated functions of biochemical networks | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 31 | issue = 5 | pages = 284–91 | date = May 2006 | pmid = 16616498 | doi = 10.1016/j.tibs.2006.03.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，目前已经产生了一个人类代谢的模型，这将指导未来的药物发现和生化研究。这些模型现在被用于网络分析&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Duarte NC, Becker SA, Jamshidi N, Thiele I, Mo ML, Vo TD, Srivas R, Palsson BØ | display-authors = 6 | title = Global reconstruction of the human metabolic network based on genomic and bibliomic data | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 6 | pages = 1777–82 | date = February 2007 | pmid = 17267599 | pmc = 1794290 | doi = 10.1073/pnas.0610772104 | bibcode = 2007PNAS..104.1777D }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，将人类疾病划分为具有共同蛋白质或代谢物的群体&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Goh KI, Cusick ME, Valle D, Childs B, Vidal M, Barabási AL | title = The human disease network | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 21 | pages = 8685–90 | date = May 2007 | pmid = 17502601 | pmc = 1885563 | doi = 10.1073/pnas.0701361104 | bibcode = 2007PNAS..104.8685G }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lee DS, Park J, Kay KA, Christakis NA, Oltvai ZN, Barabási AL | title = The implications of human metabolic network topology for disease comorbidity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 105 | issue = 29 | pages = 9880–5 | date = July 2008 | pmid = 18599447 | pmc = 2481357 | doi = 10.1073/pnas.0802208105 | url = http://www.pnas.org/lookup/pmid?view=long&amp;amp;pmid=18599447 | bibcode = 2008PNAS..105.9880L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of [[Bow tie (biology)|bow-tie]] organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of bow-tie organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细菌代谢网络是蝴蝶结结构&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid15331224&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Csete M, Doyle J | title = Bow ties, metabolism and disease | journal = Trends in Biotechnology | volume = 22 | issue = 9 | pages = 446–50 | date = September 2004 | pmid = 15331224 | pmc =  | doi = 10.1016/j.tibtech.2004.07.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID12874056&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ma HW, Zeng AP | title = The connectivity structure, giant strong component and centrality of metabolic networks | journal = Bioinformatics | volume = 19 | issue = 11 | pages = 1423–30 | date = July 2003 | pmid = 12874056 | doi = 10.1093/bioinformatics/btg177 | citeseerx = 10.1.1.605.8964 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID16916470&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Zhao J, Yu H, Luo JH, Cao ZW, Li YX | title = Hierarchical modularity of nested bow-ties in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 386 | date = August 2006 | pmid = 16916470 | pmc = 1560398 | doi = 10.1186/1471-2105-7-386 | arxiv = q-bio/0605003 | bibcode = 2006q.bio.....5003Z }}&amp;lt;/ref&amp;gt;的一个突出例子，这种架构能够输入多种营养物质，并利用相对较少的中间通货生产出大量产品和复杂的大分子。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is [[metabolic engineering]]. Here, organisms such as [[yeast]], plants or [[bacteria]] are genetically modified to make them more useful in [[biotechnology]] and aid the production of [[drug]]s such as [[antibiotic]]s or industrial chemicals such as [[1,3-Propanediol|1,3-propanediol]] and [[shikimic acid]]. These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is metabolic engineering. Here, organisms such as yeast, plants or bacteria are genetically modified to make them more useful in biotechnology and aid the production of drugs such as antibiotics or industrial chemicals such as 1,3-propanediol and shikimic acid. These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这些信息的一个主要技术应用是代谢工程学。在应用中，酵母、植物或细菌等生物体都可经过基因改造，使它们在生物技术方面更有用处，同时有助于生产抗生素等药物或工业化学品（如1,3- 丙二醇和莽草酸）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Thykaer J, Nielsen J | title = Metabolic engineering of beta-lactam production | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 1 | pages = 56–69 | date = January 2003 | pmid = 12749845 | doi = 10.1016/S1096-7176(03)00003-X }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = González-Pajuelo M, Meynial-Salles I, Mendes F, Andrade JC, Vasconcelos I, Soucaille P | title = Metabolic engineering of Clostridium acetobutylicum for the industrial production of 1,3-propanediol from glycerol | journal = Metabolic Engineering | volume = 7 | issue = 5–6 | pages = 329–36 | year = 2005 | pmid = 16095939 | doi = 10.1016/j.ymben.2005.06.001 | hdl-access = free | hdl = 10400.14/3388 }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krämer M, Bongaerts J, Bovenberg R, Kremer S, Müller U, Orf S, Wubbolts M, Raeven L | display-authors = 6 | title = Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 4 | pages = 277–83 | date = October 2003 | pmid = 14642355 | doi = 10.1016/j.ymben.2003.09.001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些基因改造通常旨在减少生产产品所使用的能源，提高产量和减少废物的产生&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Koffas M, Roberge C, Lee K, Stephanopoulos G | title = Metabolic engineering | journal = Annual Review of Biomedical Engineering | volume = 1 | issue =  | pages = 535–57 | year = 1999 | pmid = 11701499 | doi = 10.1146/annurev.bioeng.1.1.535 | s2cid = 11814282 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==History==&lt;br /&gt;
历史&lt;br /&gt;
{{further|History of biochemistry|History of molecular biology}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物化学的历史和分子生物学的历史&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term ''metabolism'' is derived from [[French language|French]] &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or [[Ancient Greek]] μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term metabolism is derived from French &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or Ancient Greek μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢这一术语源于法语“ métabolisme”或古希腊语 μταβoλλ -“Metabole”意为某种改变，它源自意为“去改变”的“ Metaballein”&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web|title=metabolism {{!}} Origin and meaning of metabolism by Online Etymology Dictionary|url=https://www.etymonline.com/word/metabolism|access-date=2020-07-23|website=www.etymonline.com|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Aristotle's metabolism.png|thumb|right|upright=1.4|亚里士多德Aristotle的新陈代谢是一个开放性的流动模型。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Greek philosophy===&lt;br /&gt;
希腊哲学&lt;br /&gt;
[[Aristotle]]'s ''[[The Parts of Animals]]'' sets out enough details of [[Aristotle's biology|his views on metabolism]] for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the [[classical element]] of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle's The Parts of Animals sets out enough details of his views on metabolism for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the classical element of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle的《动物的各部分》详细阐述了他关于新陈代谢的观点，以便建立一个开放性的流动模型。他认为，在这个过程的每个阶段，来自食物的物质都会发生转化，释放出的热量成为火的典型元素，残余物质以尿液、胆汁或粪便的形式排出体外&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author=Leroi, Armand Marie|url=https://archive.org/stream/lagoonhowaristot0000lero?ref=ol#page/402/mode/2up|title=The Lagoon: How Aristotle Invented Science|date=2014|publisher=Bloomsbury|isbn=978-1-4088-3622-4|location=|pages=400–401|authorlink=Armand Marie Leroi}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Islamic medicine===&lt;br /&gt;
伊斯兰医学&lt;br /&gt;
[[Ibn al-Nafis]] described metabolism in his 1260 AD work titled [[Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah]] (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ibn al-Nafis described metabolism in his 1260 AD work titled Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
伊本·纳菲斯 Ibn al-Nafis 在其公元1260年的著作《 Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah 》(《卡米尔关于先知传记的论述》)中描述了新陈代谢，其中包括以下短语: ”身体及其部分处于持续的溶解和营养状态，因此它们不可避免地要经历永久性的变化&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite conference | vauthors = Al-Roubi AS | date = 1982 | title = Ibn Al-Nafis as a philosopher | conference = Symposium on Ibn al-Nafis, Second International Conference on Islamic Medicine | publisher = Islamic Medical Organization | location = Kuwait }} (cf. Ibn al-Nafis As a Philosopher, Encyclopedia of Islamic World [1])&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Application of the scientific method===&lt;br /&gt;
科学方法的应用&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled [[experiment]]s in human metabolism were published by [[Santorio Santorio]] in 1614 in his book ''Ars de statica medicina''. He described how he weighed himself before and after eating, [[sleeping|sleep]], working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;[[insensible perspiration]]&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled experiments in human metabolism were published by Santorio Santorio in 1614 in his book Ars de statica medicina. He described how he weighed himself before and after eating, sleep, working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;insensible perspiration&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的科学研究历史跨越了几个世纪，从早期研究中对动物整体的研究，到现代生物化学中对单个代谢反应的研究。 人类新陈代谢的第一个对照实验是由圣托里奥·桑托里奥 Santorio Santorio于1614年在他的著作《静态医学》中发表的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Eknoyan G | title = Santorio Sanctorius (1561-1636) - founding father of metabolic balance studies | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 226–33 | year = 1999 | pmid = 10213823 | doi = 10.1159/000013455 | s2cid = 32900603 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。他描述了自己在进食、睡觉、工作、性交、禁食、饮水和排泄前后的体重。他发现他摄入的大部分食物都是通过他所谓的“无知觉的汗液”流失的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:SantoriosMeal.jpg|thumb|right|upright=0.7|Santorio Santorio 在他的杆秤上，来自静态医学，1614年首次发表]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a [[vitalism|vital force]] was thought to animate living tissue. In the 19th century, when studying the [[fermentation (food)|fermentation]] of sugar to [[ethanol|alcohol]] by [[yeast]], [[Louis Pasteur]] concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot; This discovery, along with the publication by [[Friedrich Woehler|Friedrich Wöhler]] in 1828 of a paper on the chemical synthesis of [[urea]], and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a vital force was thought to animate living tissue. In the 19th century, when studying the fermentation of sugar to alcohol by yeast, Louis Pasteur concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot; This discovery, along with the publication by Friedrich Wöhler in 1828 of a paper on the chemical synthesis of urea, and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在早期的研究中，这些新陈代谢过程的机制还没有确定，人们认为一种生命力量是生命组织的活力&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|url=https://archive.org/details/historyofscience04willuoft/page/n7/mode/2up|title=Modern Development of the Chemical and Biological Sciences|vauthors=Williams HA|date=1904|publisher=Harper and Brothers|isbn=|series=A History of Science: in Five Volumes|volume=IV|location=New York|pages=184–185|access-date=26 March 2007}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。19世纪，路易-巴斯德Louis Pasteur 在研究酵母菌将糖发酵成酒精时，得出结论：发酵是由酵母细胞内的物质催化的，他称之为 &amp;quot;发酵物&amp;quot;。他写道：&amp;quot;酒精发酵是与酵母细胞的生命和组织有关的行为，而与细胞的死亡或腐烂无关&amp;quot;。这一发现&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Manchester KL | title = Louis Pasteur (1822-1895)--chance and the prepared mind | journal = Trends in Biotechnology | volume = 13 | issue = 12 | pages = 511–5 | date = December 1995 | pmid = 8595136 | doi = 10.1016/S0167-7799(00)89014-9 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;连同1828年弗里德里希-沃勒Friedrich Wöhler 发表的一篇关于尿素化学合成的论文&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kinne-Saffran E, Kinne RK | title = Vitalism and synthesis of urea. From Friedrich Wöhler to Hans A. Krebs | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 290–4 | year = 1999 | pmid = 10213830 | doi = 10.1159/000013463 | s2cid = 71727190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为是第一个完全由无机前体制备的有机化合物而引人注目。这证明了在细胞中发现的有机化合物和化学反应与化学的任何其他部分在原理上没有什么不同。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of [[enzyme]]s at the beginning of the 20th century by [[Eduard Buchner]] that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of [[biochemistry]]. The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was [[Hans Adolf Krebs|Hans Krebs]] who made huge contributions to the study of metabolism. He discovered the urea cycle and later, working with [[Hans Kornberg]], the citric acid cycle and the glyoxylate cycle. Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as [[chromatography]], [[X-ray diffraction]], [[NMR spectroscopy]], [[radioisotopic labelling]], [[electron microscope|electron microscopy]] and [[molecular dynamics]] simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of enzymes at the beginning of the 20th century by Eduard Buchner that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of biochemistry. The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was Hans Krebs who made huge contributions to the study of metabolism. He discovered the urea cycle and later, working with Hans Kornberg, the citric acid cycle and the glyoxylate cycle. Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as chromatography, X-ray diffraction, NMR spectroscopy, radioisotopic labelling, electron microscopy and molecular dynamics simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
爱德华·布赫纳（Eduard Buchner）在20世纪初发现了酶，从而将新陈代谢的化学反应研究与细胞的生物学研究分离开来，这标志着生物化学的开始&amp;lt;ref&amp;gt;Eduard Buchner's 1907 [http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1907/buchner-lecture.html Nobel lecture] at http://nobelprize.org Accessed 20 March 2007&amp;lt;/ref&amp;gt;。整个20世纪早期，生物化学知识的总量迅速增长。汉斯·克雷布斯（Hans Krebs）是这些现代生物化学家中最多产的一位，他对新陈代谢的研究做出了巨大的贡献。他发现了尿素循环&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg H | title = Krebs and his trinity of cycles | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 1 | issue = 3 | pages = 225–8 | date = December 2000 | pmid = 11252898 | doi = 10.1038/35043073 | s2cid = 28092593 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，后来又与 汉斯·科恩伯格（Hans Kornberg）合作，发现了三羧酸循环和乙醛酸循环。色谱、x射线衍射、核磁共振光谱、放射性同位素标记、电子显微镜和分子动力学模拟等新技术的发展极大地助力了现代生化研究&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |vauthors=Krebs HA, Henseleit K |title=Untersuchungen über die Harnstoffbildung im tierkorper |journal=Z. Physiol. Chem. |volume=210 |issue=1–2 |pages=33–66 |year=1932 |doi=10.1515/bchm2.1932.210.1-2.33}}&amp;lt;br/&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krebs HA, Johnson WA | title = Metabolism of ketonic acids in animal tissues | journal = The Biochemical Journal | volume = 31 | issue = 4 | pages = 645–60 | date = April 1937 | pmid = 16746382 | pmc = 1266984 | doi = 10.1042/bj0310645 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg/&amp;gt;。这些技术已经能够发现和详细分析细胞中的许多分子和代谢途径。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== See also ==&lt;br /&gt;
另请参见&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Portal|Metabolism}}新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Anthropogenic metabolism}}人类新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Antimetabolite}}抗代谢物&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Basal metabolic rate}}基础代谢率&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Calorimetry}}量热学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Isothermal microcalorimetry}}等温微量热法&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Inborn errors of metabolism}}先天性代谢缺陷&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Iron–sulfur world hypothesis}}, Hypothetical scenario for the origin of life, ，a &amp;quot;metabolism first&amp;quot; theory of the [[origin of life]] 铁硫世界假说，生命起源的假想情景，一个&amp;quot;新陈代谢第一 &amp;quot;的生命起源理论&lt;br /&gt;
* {{anli|Metabolic disorder}}代谢紊乱&lt;br /&gt;
* [[Microphysiometry]]微观生理学&lt;br /&gt;
* {{anli|Primary nutritional groups}}主要营养组织&lt;br /&gt;
* {{annotated link|Respirometry}}呼吸测量法&lt;br /&gt;
* {{anli|Stream metabolism}}流代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Sulfur metabolism}}硫代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Specific dynamic action|Thermic effect of food}}食物的热效应&lt;br /&gt;
* {{anli|Urban metabolism}}城市代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Fluid balance|Water metabolism}}水代谢平衡&lt;br /&gt;
* {{anli|Overflow metabolism}}溢出代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Reactome}} Reactome  –生物途径数据库&lt;br /&gt;
* {{anli|KEGG}} 京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== References ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Reflist|30em}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Further reading ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Library resources box&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |onlinebooks=yes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |by=no&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |lcheading=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |label=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Introductory'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Rose S, Mileusnic R | title = The Chemistry of Life. | publisher = Penguin Press Science | date = 1999 | isbn =  0-14-027273-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Schneider EC, Sagan D | title = Into the Cool: Energy Flow, Thermodynamics, and Life. | publisher = University of Chicago Press | date = 2005 | isbn = 0-226-73936-8}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Lane N | title = Oxygen: The Molecule that Made the World. | publisher = Oxford University Press | location= USA | date = 2004 | isbn = 0-19-860783-0 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
General information&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一般资料&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Advanced'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Price N, Stevens L | title = Fundamentals of Enzymology: Cell and Molecular Biology of Catalytic Proteins. | publisher = Oxford University Press | date = 1999 | isbn = 0-19-850229-X }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Berg J, Tymoczko J, Stryer L | title = Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and Company | date = 2002 | isbn = 0-7167-4955-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Cox M, Nelson DL | title = Lehninger Principles of Biochemistry. | publisher = Palgrave Macmillan | date = 2004 | isbn = 0-7167-4339-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Human metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人体新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | author-link1 = Thomas D. Brock | vauthors = Brock TD, Madigan MR, Martinko J, Parker J | title = Brock's Biology of Microorganisms. | publisher = Benjamin Cummings | date = 2002 | isbn = 0-13-066271-2 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Da Silva JJ, Williams RJ | title = The Biological Chemistry of the Elements: The Inorganic Chemistry of Life. | publisher = Clarendon Press | date = 1991 | isbn = 0-19-855598-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Nicholls DG, Ferguson SJ | title = Bioenergetics | publisher = Academic Press Inc. | date = 2002 | isbn = 0-12-518121-3 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Databases&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
数据库&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== External links ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wikiversity|Topic:Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{wikibooks}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic pathways&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
代谢途径&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wiktionary}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Commons category}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''General information'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{Britannica|377325|Metabolism (biology)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [https://web.archive.org/web/20050308172226/http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/MB1index.html The Biochemistry of Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sparknotes.com/testprep/books/sat2/biology/ Sparknotes SAT biochemistry] Overview of biochemistry. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Navboxes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{导航框&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sciencegateway.org/resources/biologytext/index.html MIT Biology Hypertextbook] Undergraduate-level guide to molecular biology.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|title = Articles related to Metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title = 与新陈代谢有关的文章&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2012年10月11日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Human metabolism'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://library.med.utah.edu/NetBiochem/titles.htm Topics in Medical Biochemistry] Guide to human metabolic pathways. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://themedicalbiochemistrypage.org/ THE Medical Biochemistry Page] Comprehensive resource on human metabolism.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Databases'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.expasy.org/cgi-bin/show_thumbnails.pl Flow Chart of Metabolic Pathways] at [[ExPASy]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.iubmb-nicholson.org/pdf/MetabolicPathways_6_17_04_.pdf IUBMB-Nicholson Metabolic Pathways Chart]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://bioinformatics.charite.de/supercyp/ SuperCYP: Database for Drug-Cytochrome-Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolic pathways'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map01100.html Metabolism reference Pathway]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/*/helios.bto.ed.ac.uk/bto/microbes/nitrogen.htm |date=* |title=The Nitrogen cycle and Nitrogen fixation }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{featured article}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Navboxes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|title = Articles related to Metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{MetabolismMap}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycolysis enzymes}} &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Fructose and galactose metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycosaminoglycan metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycoprotein metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycolipid/sphingolipid metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Category:Underwater diving physiology&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 水下潜水生理学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;small&amp;gt;This page was moved from [[wikipedia:en:Metabolism]]. Its edit history can be viewed at [[新陈代谢/edithistory]]&amp;lt;/small&amp;gt;&amp;lt;/noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25179</id>
		<title>新陈代谢</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25179"/>
		<updated>2021-08-01T06:12:12Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：修改ref&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条由Solitude初步翻译。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{short description|The set of life-sustaining chemical transformations within the cells of organisms }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{redirect|Cell metabolism|the journal|Cell Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{about||the architectural movement|Metabolism (architecture)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{pp-move|small=yes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Use dmy dates|date=August 2018}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Biochemistry sidebar}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Metabolism.png|thumb|Simplified view of the cellular metabolism]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Simplified view of the cellular metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细胞新陈代谢的简化图&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATP-3D-vdW.png|thumb|right|Structure of [[adenosine triphosphate]] (ATP), a central intermediate in energy metabolism]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Structure of [[adenosine triphosphate (ATP), a central intermediate in energy metabolism]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;三磷酸腺苷 adenosine triphosphate&amp;lt;/font&amp;gt;’’’的结构（ATP），它是能量代谢中的中枢中间体。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolism''' ({{IPAc-en|m|ə|ˈ|t|æ|b|ə|l|ɪ|z|ə|m}}, from {{lang-el|μεταβολή}} ''metabolē'', &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of [[life]]-sustaining [[chemical reactions]] in [[organisms]]. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to [[energy]] to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for [[protein]]s, [[lipid]]s, [[nucleic acid]]s, and some [[carbohydrate]]s; and the elimination of [[Metabolic waste|metabolic wastes]]. These [[enzyme]]-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including [[digestion]] and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism (/məˈtæbəlɪzəm/, from Greek: μεταβολή metabolē, &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of life-sustaining chemical reactions in organisms. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to energy to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for proteins, lipids, nucleic acids, and some carbohydrates; and the elimination of metabolic wastes. These enzyme-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including digestion and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢（/məˈtæbəlɪzəm/，来自希腊语：μεταβολή metabolē，&amp;quot;变化&amp;quot;）是生物体内维持生命的[[化学反应]]。新陈代谢的三个主要目的是：将食物转化为能量以运行细胞过程；将食物/燃料转化为[[蛋白质]]、[[脂类]]、[[核酸]]和一些[[碳水化合物]]的构件；以及消除[[代谢废物]]。这些酶催化的反应使生物体得以生长和繁殖，维持其结构，并对其环境作出反应。（新陈代谢这个词也可以指生物体内发生的所有化学反应的总和，包括消化和物质在细胞内以及不同细胞之间的运输，在这种情况下，上述细胞内的一系列反应称为中间代谢或中级代谢）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as ''[[catabolic]]'' – the ''breaking down'' of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by [[cellular respiration]]); or ''[[anabolic]]'' – the ''building up'' ([[biosynthesis|synthesis]]) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as catabolic – the breaking down of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by cellular respiration); or anabolic – the building up (synthesis) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢反应可分为[[分解代谢]]分解代谢-分解化合物(例如，通过[[细胞呼吸]]将葡萄糖分解为丙酮酸) ; 或合成代谢-合成化合物(例如蛋白质、碳水化合物、脂类和核酸)。通常，分解代谢释放能量，合成代谢消耗能量。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into [[metabolic pathway]]s, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific [[enzyme]]. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require [[energy]] that will not occur by themselves, by [[Coupling (physics)|coupling]] them to [[spontaneous process|spontaneous reactions]] that release energy. Enzymes act as [[Catalysis|catalysts]] – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the [[Metabolic pathway#Regulation|regulation]] of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the [[cell (biology)|cell's]] environment or to [[cell signaling|signals]] from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into metabolic pathways, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific enzyme. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require energy that will not occur by themselves, by coupling them to spontaneous reactions that release energy. Enzymes act as catalysts – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the regulation of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the cell's environment or to signals from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的化学反应被组织成代谢途径，在代谢途径中，一种化学物质通过一系列步骤转化为另一种化学物质，每一步都由特定的[[酶]]来推动。酶对新陈代谢至关重要，因为它们通过将生物体与释放能量的自发反应耦合，使生物体能够驱动需要能量的理想反应，而这些反应本身不会发生。酶起催化剂的作用——它们使反应进行得更快——它们还可以调节代谢反应的速率，例如对细胞环境的变化或其他细胞发出的信号作出反应。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find [[nutrition|nutritious]] and which [[poison]]ous. For example, some [[prokaryote]]s use [[hydrogen sulfide]] as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Physiology1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |author=Friedrich C |title=Physiology and genetics of sulfur-oxidizing bacteria |journal=Adv Microb Physiol |volume=39 |issue= |pages=235–89 |year=1998 |pmid=9328649 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60018-1 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027739-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt; The [[basal metabolic rate]] of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find nutritious and which poisonous. For example, some prokaryotes use hydrogen sulfide as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals. The basal metabolic rate of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
特定生物体的新陈代谢系统决定了哪些物质有营养，哪些有毒。例如，一些[[原核生物]]利用硫化氢作为营养物质，然而这种气体对动物是有毒的。生物体的[[基础代谢率]]是所有这些化学反应所消耗能量的量度。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species. For example, the set of [[carboxylic acid]]s that are best known as the intermediates in the [[citric acid cycle]] are present in all known organisms, being found in species as diverse as the [[Unicellular organism|unicellular]] bacterium ''[[Escherichia coli]]'' and huge [[multicellular organism]]s like [[elephant]]s. These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in [[evolutionary history of life|evolutionary history]], and their retention because of their [[efficacy]]. The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species. For example, the set of carboxylic acids that are best known as the intermediates in the citric acid cycle are present in all known organisms, being found in species as diverse as the unicellular bacterium Escherichia coli and huge multicellular organisms like elephants. These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in evolutionary history, and their retention because of their efficacy. The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的一个显著特征是，不同物种之间的基本新陈代谢途径具有相似性&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pace NR | title = The universal nature of biochemistry | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 98 | issue = 3 | pages = 805–8 | date = January 2001 | pmid = 11158550 | pmc = 33372 | doi = 10.1073/pnas.98.3.805 | bibcode = 2001PNAS...98..805P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。例如，作为[[三羧酸循环]]中的中间体，最著名的一组羧酸存在于所有已知的生物体中，它们在单细胞细菌[[大肠杆菌]]和巨大的多细胞生物（如大象）中都能被找到&amp;lt;ref name=SmithE&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith E, Morowitz HJ | title = Universality in intermediary metabolism | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 101 | issue = 36 | pages = 13168–73 | date = September 2004 | pmid = 15340153 | pmc = 516543 | doi = 10.1073/pnas.0404922101 | bibcode = 2004PNAS..10113168S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。 这些代谢途径的相似性很可能是由于它们在演化史的早期出现，然后又因为它们的功效而保留下来&amp;lt;ref name=Ebenhoh&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ebenhöh O, Heinrich R | title = Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems | journal = Bulletin of Mathematical Biology | volume = 63 | issue = 1 | pages = 21–55 | date = January 2001 | pmid = 11146883 | doi = 10.1006/bulm.2000.0197 | s2cid = 44260374 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Meléndez-Hevia E, Waddell TG, Cascante M | title = The puzzle of the Krebs citric acid cycle: assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution | journal = Journal of Molecular Evolution | volume = 43 | issue = 3 | pages = 293–303 | date = September 1996 | pmid = 8703096 | doi = 10.1007/BF02338838 | s2cid = 19107073 | bibcode = 1996JMolE..43..293M }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。癌细胞的代谢也不同于正常细胞的代谢，这些差异可以用来寻找癌细胞治疗的靶点&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vander_Heiden_2017&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vander Heiden MG, DeBerardinis RJ | title = Understanding the Intersections between Metabolism and Cancer Biology | journal = Cell | volume = 168 | issue = 4 | pages = 657–669 | date = February 2017 | pmid = 28187287 | pmc = 5329766 | doi = 10.1016/j.cell.2016.12.039 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Key biochemicals ==&lt;br /&gt;
关键的生物化学成分&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Biomolecule|Cell (biology)|Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物分子，细胞（生物学）和生物化学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Trimyristin-3D-vdW.png|right|thumb|upright=1.15|Structure of a [[triacylglycerol]] lipid]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Structure of a [[triacylglycerol lipid]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
三酰甘油脂的结构&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Human Metabolism - Pathways.jpg|thumb|This is a diagram depicting a large set of human metabolic pathways.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
This is a diagram depicting a large set of human metabolic pathways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这张图表描绘了人体新陈代谢的一系列途径。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of [[molecule]]: [[amino acid]]s, [[carbohydrate]]s , [[nucleic acid]] and [[lipid]]s (often called [[fat]]s). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make [[polymer]]s such as [[DNA]] and [[protein]]s, essential [[macromolecules]] of life.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of molecule: amino acids, carbohydrates , nucleic acid and lipids (often called fats). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make polymers such as DNA and proteins, essential macromolecules of life.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
构成动物、植物和微生物的大部分结构由四种基本分子组成: 氨基酸、糖类化合物、核酸和脂类(通常称为脂肪)。由于这些分子对生命至关重要，新陈代谢反应要么专注于在构建细胞和组织的过程中制造这些分子，要么将这些分子作为能量来源并将其消化分解。这些生化物质可以结合在一起形成DNA和蛋白质之类的聚合物，它们都是生命必不可少的[[大分子聚合物]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Cooper|first=Geoffrey M.| name-list-style = vanc |date=2000|title=The Molecular Composition of Cells|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9879/|journal=The Cell: A Molecular Approach. 2nd Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&lt;br /&gt;
{| class=“wikitable” style = “margin-left: auto; margin-right: auto;”&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
!分子类型 !! [[单体]]形式的名称 !! [[聚合物]]形式的名称 !! 聚合物形态的例子&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| 氨基酸 || [[蛋白质]](由多肽组成) || [[纤维蛋白]]和[[球状蛋白]]&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| [[碳水化合物]] || [[单糖]] || [[多糖]] || [[淀粉]], [[糖原]] and [[纤维素]]&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| [[核酸]] || [[核苷酸]] || [[多核苷酸]] || [[DNA]] and [[RNA]]&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Amino acids and proteins===&lt;br /&gt;
氨基酸和蛋白质&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Protein]]s are made of [[amino acid]]s arranged in a linear chain joined together by [[peptide bond]]s. Many proteins are [[enzyme]]s that [[catalysis|catalyze]] the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the [[cytoskeleton]], a system of [[scaffolding]] that maintains the cell shape.Proteins are also important in [[cell signaling]], [[antibody|immune responses]], [[cell adhesion]], [[active transport]] across membranes, and the [[cell cycle]].Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle ([[tricarboxylic acid cycle]]), especially when a primary source of energy, such as [[glucose]], is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Proteins are made of amino acids arranged in a linear chain joined together by peptide bonds. Many proteins are enzymes that catalyze the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the cytoskeleton, a system of scaffolding that maintains the cell shape. Proteins are also important in cell signaling, immune responses, cell adhesion, active transport across membranes, and the cell cycle. Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle (tricarboxylic acid cycle), especially when a primary source of energy, such as glucose, is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
蛋白质是由氨基酸组成的线性链，它们通过[[肽键]]连接在一起。许多蛋白质是在新陈代谢中催化化学反应的酶。其他蛋白质具有结构或机械功能，例如那些形成[[细胞骨架]]的蛋白质（细胞骨架是维持细胞形状的支架系统）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Michie KA, Löwe J | title = Dynamic filaments of the bacterial cytoskeleton | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 467–92 | year = 2006 | pmid = 16756499 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452 | s2cid = 4550126 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。蛋白质在[[细胞信号传导]]、[[免疫反应]]、[[细胞粘附]]、主动跨膜转运和[[细胞周期]]中也很重要&amp;lt;ref name=Nelson&amp;gt;{{cite book | last1 = Nelson | first1 = David L. | first2 = Michael M. | last2 = Cox | name-list-style = vanc | title = Lehninger Principles of Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and company | year = 2005 | location = New York | page = [https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 841] | isbn = 978-0-7167-4339-2 | url-access = registration | url = https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。氨基酸还通过提供碳源进入细胞三羧酸循环，促进细胞的能量代谢，&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kelleher JK, Bryan BM, Mallet RT, Holleran AL, Murphy AN, Fiskum G | title = Analysis of tricarboxylic acid-cycle metabolism of hepatoma cells by comparison of 14CO2 ratios | journal = The Biochemical Journal | volume = 246 | issue = 3 | pages = 633–9 | date = September 1987 | pmid = 3120698 | pmc = 1148327 | doi = 10.1042/bj2460633 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;尤其是在[[葡萄糖]]等主要能量来源匮乏或细胞发生代谢应激时&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hothersall JS, Ahmed A | title = Metabolic fate of the increased yeast amino Acid uptake subsequent to catabolite derepression | journal = Journal of Amino Acids | volume = 2013 | pages = 461901 | year = 2013 | pmid = 23431419 | pmc = 3575661 | doi = 10.1155/2013/461901 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Lipids===&lt;br /&gt;
脂类&lt;br /&gt;
[[Lipid]]s are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of [[biological membrane]]s both internal and external, such as the [[cell membrane]], or as a source of energy. Lipids are usually defined as [[hydrophobe|hydrophobic]] or [[amphiphiles|amphipathic]] biological molecules but will dissolve in [[organic solvent]]s such as [[ethanol|alcohol]], [[benzene]] or [[chloroform]]. The [[fat]]s are a large group of compounds that contain [[fatty acid]]s and [[glycerol]]; a glycerol molecule attached to three fatty acid [[ester]]s is called a [[triglyceride|triacylglyceride]]. Several variations on this basic structure exist, including backbones such as [[sphingosine]] in the [[sphingomyelin]], and [[hydrophile|hydrophilic]] groups such as [[phosphate]] as in [[phospholipid]]s. [[Steroid]]s such as [[sterol]] are another major class of lipids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Lipids are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of biological membranes both internal and external, such as the cell membrane, or as a source of energy. Lipids are usually defined as hydrophobic or amphipathic biological molecules but will dissolve in organic solvents such as alcohol, benzene or chloroform. The fats are a large group of compounds that contain fatty acids and glycerol; a glycerol molecule attached to three fatty acid esters is called a triacylglyceride. Several variations on this basic structure exist, including backbones such as sphingosine in the sphingomyelin, and hydrophilic groups such as phosphate as in phospholipids. Steroids such as sterol are another major class of lipids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂类是最多样化的生物化学物质。它们的主要结构用途是作为[[生物膜]]内部和外部的一部分，如[[细胞膜]]，或作为能量来源&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;。脂类通常被定义为疏水性或两亲性的生物分子，但会溶解在有机溶剂中，如酒精、苯或氯仿。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fahy E, Subramaniam S, Brown HA, Glass CK, Merrill AH, Murphy RC, Raetz CR, Russell DW, Seyama Y, Shaw W, Shimizu T, Spener F, van Meer G, VanNieuwenhze MS, White SH, Witztum JL, Dennis EA | display-authors = 6 | title = A comprehensive classification system for lipids | journal = Journal of Lipid Research | volume = 46 | issue = 5 | pages = 839–61 | date = May 2005 | pmid = 15722563 | doi = 10.1194/jlr.E400004-JLR200 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;脂肪是一大类含有脂肪酸和甘油的化合物，一个甘油分子连接到三个脂肪酸酯即称为三酰甘油酯。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite web|title=Lipid nomenclature Lip-1 &amp;amp; Lip-2|url=https://www.qmul.ac.uk/sbcs/iupac/lipid/lip1n2.html#p11|access-date=2020-06-06|website=www.qmul.ac.uk}}&amp;lt;/ref&amp;gt;这种基本结构存在一些变异，包括主骨(如鞘磷脂中到鞘氨醇)和亲水基(如磷脂中的磷酸盐)。[[类固醇]]，如[[固醇]]，是另一类主要的脂类&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|edition=8|title=Biochemistry|location=New York|isbn=978-1-4641-2610-9|oclc=913469736 | vauthors = Berg JM, Tymoczko JL, Gatto Jr GJ, Stryer L |date=8 April 2015|publisher=W. H. Freeman|pages=362}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbohydrates===&lt;br /&gt;
碳水化合物&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Glucose Fisher to Haworth.gif|thumb|upright=1.15|right|alt=The straight chain form consists of four C H O H groups linked in a row, capped at the ends by an aldehyde group C O H and a methanol group C H 2 O H.  To form the ring, the aldehyde group combines with the O H group of the next-to-last carbon at the other end, just before the methanol group.|[[Glucose]] can exist in both a straight-chain and ring form.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Glucose can exist in both a straight-chain and ring form.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[葡萄糖可以以直链和环的形式存在。]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Carbohydrate]]s are [[aldehyde]]s or [[ketone]]s, with many [[hydroxyl]] groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of [[energy]] ([[starch]], [[glycogen]]) and structural components ([[cellulose]] in plants, [[chitin]] in animals). The basic carbohydrate units are called [[monosaccharide]]s and include [[galactose]], [[fructose]], and most importantly [[glucose]]. Monosaccharides can be linked together to form [[polysaccharide]]s in almost limitless ways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrates are aldehydes or ketones, with many hydroxyl groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of energy (starch, glycogen) and structural components (cellulose in plants, chitin in animals). The basic carbohydrate units are called monosaccharides and include galactose, fructose, and most importantly glucose. Monosaccharides can be linked together to form polysaccharides in almost limitless ways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物是醛或酮，带有许多羟基，能以直链或环的形式存在。碳水化合物是最丰富的生物分子，承担着许多作用，如能量的储存和运输（淀粉、糖原）和作为结构要件（植物的纤维素、动物的甲壳素）。基本的碳水化合物单位称为单糖&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;，包括半乳糖、果糖以及最重要的葡萄糖。单糖能以几乎无限多样的方式连接在一起形成多糖&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Raman R, Raguram S, Venkataraman G, Paulson JC, Sasisekharan R | title = Glycomics: an integrated systems approach to structure-function relationships of glycans | journal = Nature Methods | volume = 2 | issue = 11 | pages = 817–24 | date = November 2005 | pmid = 16278650 | doi = 10.1038/nmeth807 | s2cid = 4644919 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Nucleotides===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and [[RNA]], are polymers of [[nucleotide]]s. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a [[ribose]] or [[deoxyribose]] sugar group which is attached to a [[nitrogenous base]]. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of [[transcription (genetics)|transcription]] and [[protein biosynthesis]]. This information is protected by [[DNA repair]] mechanisms and propagated through [[DNA replication]]. Many [[virus]]es have an [[RNA virus|RNA genome]], such as [[HIV]], which uses [[reverse transcription]] to create a DNA template from its viral RNA genome. RNA in [[ribozyme]]s such as [[spliceosome]]s and [[ribosome]]s is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual [[nucleoside]]s are made by attaching a [[nucleobase]] to a [[ribose]] sugar. These bases are [[heterocyclic]] rings cono ptaining nitrogen, classified as [[purine]]s or [[pyrimidine]]s. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and RNA, are polymers of nucleotides. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a ribose or deoxyribose sugar group which is attached to a nitrogenous base. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of transcription and protein biosynthesis.This information is protected by DNA repair mechanisms and propagated through DNA replication. Many viruses have an RNA genome, such as HIV, which uses reverse transcription to create a DNA template from its viral RNA genome.RNA in ribozymes such as spliceosomes and ribosomes is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual nucleosides are made by attaching a nucleobase to a ribose sugar. These bases are heterocyclic rings containing nitrogen, classified as purines or pyrimidines. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
DNA和RNA这两种核酸是核苷酸的聚合物。每个核苷酸都是由一个磷酸连接到核糖或脱氧核糖糖基上形成的，而核糖或脱氧核糖糖基又连接到含氮碱基上。核酸对于遗传信息的储存和使用，以及通过转录和蛋白质生物合成过程对其进行解释至关重要。这些信息受到DNA修复机制的保护&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;，并通过DNA复制进行传播。许多病毒都有RNA基因组，如HIV病毒，它利用[[逆转录]]从其病毒RNA基因组中创建DNA模板。核糖体和核糖体等核糖体中的RNA类似于酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sierra S, Kupfer B, Kaiser R | title = Basics of the virology of HIV-1 and its replication | journal = Journal of Clinical Virology | volume = 34 | issue = 4 | pages = 233–44 | date = December 2005 | pmid = 16198625 | doi = 10.1016/j.jcv.2005.09.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为它可以催化化学反应。单个核苷是通过将核碱基连接到核糖上制成的。这些碱基是含氮的杂环，分为嘌呤或嘧啶。核苷酸还在代谢基团转移反应中充当辅酶&amp;lt;ref name=Wimmer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wimmer MJ, Rose IA | title = Mechanisms of enzyme-catalyzed group transfer reactions | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 47 | issue =  | pages = 1031–78 | year = 1978 | pmid = 354490 | doi = 10.1146/annurev.bi.47.070178.005123 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Coenzymes===&lt;br /&gt;
辅酶&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Acetyl-CoA-2D.svg|thumb|right|upright=1.35|Structure of the [[coenzyme]] [[acetyl-CoA]].The transferable [[acetyl|acetyl group]] is bonded to the sulfur atom at the extreme left.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Structure of the [[coenzyme acetyl-CoA.The transferable acetyl group is bonded to the sulfur atom at the extreme left.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[辅酶乙酰辅酶结构 a。可转移的乙酰基与最左边的硫原子成键结合。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{main|Coenzyme}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of [[functional group]]s of atoms and their bonds within molecules. This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions. These group-transfer intermediates are called [[coenzyme]]s. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the [[substrate (biochemistry)|substrate]] for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of functional groups of atoms and their bonds within molecules. This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions. These group-transfer intermediates are called coenzymes. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the substrate for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢涉及大量的化学反应，但大多数属于几种基本类型的反应，涉及原子的官能团及其键在分子内的转移。这种常见的化学反应使细胞能够用一小套代谢中间体在不同反应之间携带化学基团&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Mitchell P | title = The Ninth Sir Hans Krebs Lecture. Compartmentation and communication in living systems. Ligand conduction: a general catalytic principle in chemical, osmotic and chemiosmotic reaction systems | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 95 | issue = 1 | pages = 1–20 | date = March 1979 | pmid = 378655 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1979.tb12934.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些基团转移中间体称为辅酶&amp;lt;ref name=Wimmer/&amp;gt;。每一类基团转移反应都是由一种特定的辅酶进行的，它是一组产生它的酶和消耗它的酶的底物。因此，这些辅酶不断地被制造、消耗，然后循环利用&amp;lt;ref name=Dimroth&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dimroth P, von Ballmoos C, Meier T | title = Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases. Fourth in the Cycles Review Series | journal = EMBO Reports | volume = 7 | issue = 3 | pages = 276–82 | date = March 2006 | pmid = 16607397 | pmc = 1456893 | doi = 10.1038/sj.embor.7400646 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is [[adenosine triphosphate]] (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day. ATP acts as a bridge between [[catabolism]] and [[anabolism]]. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in [[phosphorylation]] reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is adenosine triphosphate (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day. ATP acts as a bridge between catabolism and anabolism. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in phosphorylation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中一种中心辅酶是三磷酸腺苷（ATP），它是细胞的通用能源货币。这种核苷酸在不同的化学反应之间传递化学能。细胞中只有少量的ATP，但由于ATP是不断再生的，所以人体每天可以使用大约相当于自身重量的ATP&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt;。ATP是分解代谢和合成代谢之间的桥梁。分解代谢分解分子，合成代谢则将它们组合在一起。分解反应产生ATP，合成代谢反应则消耗ATP。它也是磷酸化反应中磷酸基团的载体&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bonora M, Patergnani S, Rimessi A, De Marchi E, Suski JM, Bononi A, Giorgi C, Marchi S, Missiroli S, Poletti F, Wieckowski MR, Pinton P | display-authors = 6 | title = ATP synthesis and storage | journal = Purinergic Signalling | volume = 8 | issue = 3 | pages = 343–57 | date = September 2012 | pmid = 22528680 | pmc = 3360099 | doi = 10.1007/s11302-012-9305-8 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A [[vitamin]] is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In [[human nutrition]], most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells. [[Nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; ([[niacin]]), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of [[dehydrogenase]]s remove electrons from their substrates and [[redox|reduce]] NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the [[reductase]]s in the cell that need to reduce their substrates. Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A vitamin is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In human nutrition, most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells. Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; (niacin), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of dehydrogenases remove electrons from their substrates and reduce NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the reductases in the cell that need to reduce their substrates. Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[维生素]]是一类细胞不能合成的微量有机化合物。在人体营养中，大多数维生素经过修饰后都具有辅酶的功能，例如，所有水溶性维生素在细胞中使用时都会被磷酸化或与核苷酸偶联&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Berg|first1=Jeremy M.|last2=Tymoczko|first2=John L.|last3=Stryer|first3=Lubert | name-list-style = vanc |date=2002|title=Vitamins Are Often Precursors to Coenzymes|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22549/|journal=Biochemistry. 5th Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。[[烟酰胺腺嘌呤二核苷酸]](NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;)是维生素B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt;(烟酸)的衍生物，它是一种重要的辅酶，起着氢接受器的作用。数百种不同类型的脱氢酶从其底物中去除电子，并将NAD&amp;lt;sub&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;还原成NADH。这种还原形式的辅酶是细胞中任何需要还原其底物的还原酶的底物。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在细胞中以两种相关形式存在&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pollak N, Dölle C, Ziegler M | title = The power to reduce: pyridine nucleotides--small molecules with a multitude of functions | journal = The Biochemical Journal | volume = 402 | issue = 2 | pages = 205–18 | date = March 2007 | pmid = 17295611 | pmc = 1798440 | doi = 10.1042/BJ20061638 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，即NADH和NADPH。NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;/NADH 形式在分解代谢反应中起重要作用，而 NADP &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;/NADPH 形式在分解代谢反应中起重要作用&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Fatih|first=Yildiz | name-list-style = vanc |title=Advances in food biochemistry|publisher=CRC Press|year=2009|isbn=978-1-4200-0769-5|location=Boca Raton|pages=228|oclc=607553259}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:1GZX Haemoglobin.png|thumb|upright=1.35|right|The structure of iron-containing [[hemoglobin]]. The protein subunits are in red and blue, and the iron-containing [[heme]] groups in green. From {{PDB|1GZX}}.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The structure of iron-containing [[hemoglobin. The protein subunits are in red and blue, and the iron-containing heme groups in green. From .]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
含铁[[血红蛋白]]的结构。蛋白质亚基为红色和蓝色，含铁血红素基为绿色。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Mineral and cofactors===&lt;br /&gt;
矿物质和辅因子&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further||Bioinorganic chemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. [[sodium]] and [[potassium]]) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements [[carbon]], [[nitrogen]], [[calcium]], [[sodium]], [[chlorine]], [[potassium]], [[hydrogen]], [[phosphorus]], [[oxygen]] and [[sulfur]]. [[Organic compound]]s (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. sodium and potassium) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements carbon, nitrogen, calcium, sodium, chlorine, potassium, hydrogen, phosphorus, oxygen and sulfur. Organic compounds (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water&amp;lt;ref name=&amp;quot;Heymsfield&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Heymsfield SB, Waki M, Kehayias J, Lichtman S, Dilmanian FA, Kamen Y, Wang J, Pierson RN | display-authors = 6 | title = Chemical and elemental analysis of humans in vivo using improved body composition models | journal = The American Journal of Physiology | volume = 261 | issue = 2 Pt 1 | pages = E190-8 | date = August 1991 | pmid = 1872381 | doi = 10.1152/ajpendo.1991.261.2.E190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
无机元素在新陈代谢中起着关键作用; 有些元素含量丰富(例如:钠和钾) ，而另一些元素则在微量浓度下发挥作用。人的体重约99%是由碳、氮、钙、钠、氯、钾、氢、磷、氧和硫等元素组成。有机化合物（蛋白质、脂类和碳水化合物）含有大部分的碳和氮；大部分的氧和氢以水的形式存在。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as [[electrolyte]]s. The most important ions are [[sodium]], [[potassium]], [[calcium]], [[magnesium]], [[chloride]], [[phosphate]] and the organic ion [[bicarbonate]]. The maintenance of precise [[ion gradient]]s across [[cell membrane]]s maintains [[osmotic pressure]] and [[pH]]. Ions are also critical for [[nerve]] and [[muscle]] function, as [[action potential]]s in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the [[extracellular fluid]] and the cell's fluid, the [[cytosol]]. Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called [[ion channel]]s. For example, [[muscle contraction]] depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and [[T-tubule]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as electrolytes. The most important ions are sodium, potassium, calcium, magnesium, chloride, phosphate and the organic ion bicarbonate. The maintenance of precise ion gradients across cell membranes maintains osmotic pressure and pH. Ions are also critical for nerve and muscle function, as action potentials in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the extracellular fluid and the cell's fluid, the cytosol. Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called ion channels. For example, muscle contraction depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and T-tubules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
丰富的无机元用作电解质。最重要的离子是钠、钾、钙、镁、氯化物、磷酸盐和有机离子重碳酸盐。维持细胞膜上精确的离子梯度可以维持[[渗透压]]和 ph 值。离子对于神经和肌肉功能也是至关重要的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |date=| chapter = Electrolyte Balance | chapter-url=https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/26-3-electrolyte-balance/ | title = Anatomy and Physiology | publisher = OpenStax |access-date=23 June 2020 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为这些组织中的动作电位是由细胞外液和细胞液之间的电解质交换产生的。电解质通过细胞膜上称为离子通道的蛋白质进入和离开细胞&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Lodish |first1=Harvey |last2=Berk |first2=Arnold |last3=Zipursky |first3=S. Lawrence |last4=Matsudaira |first4=Paul |last5=Baltimore |first5=David |last6=Darnell |first6=James | name-list-style = vanc |date=2000| chapter =The Action Potential and Conduction of Electric Impulses|chapter-url= https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21668/ |title =Molecular Cell Biology | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。例如，肌肉收缩依赖于钙、钠和钾通过细胞膜和T管道中的离子通道的运动&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dulhunty AF | title = Excitation-contraction coupling from the 1950s into the new millennium | journal = Clinical and Experimental Pharmacology &amp;amp; Physiology | volume = 33 | issue = 9 | pages = 763–72 | date = September 2006 | pmid = 16922804 | doi = 10.1111/j.1440-1681.2006.04441.x | s2cid = 37462321 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Transition metal]]s are usually present as [[trace element]]s in organisms, with [[zinc]] and [[iron]] being most abundant of those. These metals are used in some proteins as [[Cofactor (biochemistry)|cofactors]] and are essential for the activity of enzymes such as [[catalase]] and oxygen-carrier proteins such as [[hemoglobin]]. Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as [[ferritin]] or [[metallothionein]] when not in use.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Transition metals are usually present as trace elements in organisms, with zinc and iron being most abundant of those. These metals are used in some proteins as cofactors and are essential for the activity of enzymes such as catalase and oxygen-carrier proteins such as hemoglobin. Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as ferritin or metallothionein when not in use.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
过渡金属通常以微量元素的形式存在于生物体内，其中锌和铁最为丰富&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Torres-Romero JC, Alvarez-Sánchez ME, Fernández-Martín K, Alvarez-Sánchez LC, Arana-Argáez V, Ramírez-Camacho M, Lara-Riegos J | chapter=Zinc Efflux in Trichomonas vaginalis: In Silico Identification and Expression Analysis of CDF-Like Genes|date=2018| title =Quantitative Models for Microscopic to Macroscopic Biological Macromolecules and Tissues|pages=149–168| veditors = Olivares-Quiroz L, Resendis-Antonio O |place=Cham|publisher=Springer International Publishing|language=en|doi=10.1007/978-3-319-73975-5_8|isbn=978-3-319-73975-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些金属元素在某些蛋白质中作为辅因子，是催化酶等酶和血红蛋白等氧载体蛋白活性所必需的金属辅因子。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Craig Will|first=Leonard Ashley | name-list-style = vanc |title=Manufacturing Engineering &amp;amp; Technology|publisher=Scientific e-Resources|year=2019|isbn=9781839472428|location=Waltham Abbey|pages=190–196}}&amp;lt;/ref&amp;gt;金属辅因子与蛋白质中的特定位点紧密结合，虽然在催化过程中酶的辅因子可以被改变，但在催化反应结束时，它们总是恢复到原来的状态。金属微量营养素由特定的转运体带入生物体内，不用时与储存蛋白如铁蛋白或金属硫蛋白结合&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cousins RJ, Liuzzi JP, Lichten LA | title = Mammalian zinc transport, trafficking, and signals | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 281 | issue = 34 | pages = 24085–9 | date = August 2006 | pmid = 16793761 | doi = 10.1074/jbc.R600011200 | url = https://www.jbc.org/content/281/34/24085 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dunn LL, Suryo Rahmanto Y, Richardson DR | title = Iron uptake and metabolism in the new millennium | journal = Trends in Cell Biology | volume = 17 | issue = 2 | pages = 93–100 | date = February 2007 | pmid = 17194590 | doi = 10.1016/j.tcb.2006.12.003 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Catabolism==&lt;br /&gt;
分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Catabolism]] is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules. The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their [[primary nutritional groups]]), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by [[organotroph]]s, while [[lithotroph]]s use inorganic substrates, and [[phototroph]]s capture sunlight as [[Potential energy#Chemical potential energy|chemical energy]].However, all these different forms of metabolism depend on [[redox]] reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as [[organic molecule]]s, water, [[ammonia]], [[hydrogen sulfide]] or [[Ferrous|ferrous ions]] to acceptor molecules such as [[oxygen]], [[nitrate]] or [[sulfate]]. In animals, these reactions involve complex [[organic molecule]]s that are broken down to simpler molecules, such as [[carbon dioxide]] and water. In [[photosynthesis|photosynthetic]] organisms, such as plants and [[cyanobacteria]], these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Catabolism is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules. The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their primary nutritional groups), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by organotrophs, while lithotrophs use inorganic substrates, and phototrophs capture sunlight as chemical energy. However, all these different forms of metabolism depend on redox reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as organic molecules, water, ammonia, hydrogen sulfide or ferrous ions to acceptor molecules such as oxygen, nitrate or sulfate. In animals, these reactions involve complex organic molecules that are broken down to simpler molecules, such as carbon dioxide and water. In photosynthetic organisms, such as plants and cyanobacteria, these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
分解代谢是指分解大分子的一系列代谢过程。其中包括分解和氧化食物分子。分解代谢反应的目的是为构建分子的合成代谢反应提供所需的能量和成分。这些分解代谢反应的确切性质因生物体而异&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter| name-list-style = vanc |date=2002|chapter =How Cells Obtain Energy from Food|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26882/|title =Molecular Biology of the Cell | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt;，生物体可以根据它们的能量和碳的来源（其主要营养组）进行分类，如下表所示。有机养生物把有机分子作为能量来源，而岩养生物利用无机基质，光养生物利用阳光（获得化学能）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Raven|first=Ja| name-list-style = vanc |date=2009-09-03|title=Contributions of anoxygenic and oxygenic phototrophy and chemolithotrophy to carbon and oxygen fluxes in aquatic environments|url=http://www.int-res.com/abstracts/ame/v56/n2-3/p177-192/|journal=Aquatic Microbial Ecology|language=en|volume=56|pages=177–192|doi=10.3354/ame01315|issn=0948-3055|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。然而，所有这些不同形式的新陈代谢都依赖于氧化还原反应，这些反应涉及电子从还原的供体分子（如有机分子，水，氨，硫化氢或亚铁离子）转移到受体分子（如氧，硝酸盐或硫酸盐）。在动物中，这些反应涉及复杂的有机分子，它们被分解成更简单的分子，如二氧化碳和水。在诸如植物和蓝藻这样的光合生物体中，这些电子转移反应不释放能量，而是用来储存从阳光中吸收的能量&amp;lt;ref name=Nelson2004&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Nelson N, Ben-Shem A | title = The complex architecture of oxygenic photosynthesis | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 5 | issue = 12 | pages = 971–82 | date = December 2004 | pmid = 15573135 | doi = 10.1038/nrm1525 | s2cid = 5686066 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable float-right&amp;quot;  style=&amp;quot;text-align:center; width:50%;&amp;quot;&lt;br /&gt;
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{| class=&amp;quot;wikitable float-right&amp;quot;  style=&amp;quot;text-align:center; width:50%;&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{ | class = “ wikitable float-right” style = “ text-align: center; width: 50% ; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|+Classification of organisms based on their metabolism &amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Madigan MT, Martinko JM |title=Brock Mikrobiologie|date=2006|publisher=Pearson Studium|isbn=3-8273-7187-2|edition=11., überarb. Aufl|location=München|pages=604, 621|oclc=162303067}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|+Classification of organisms based on their metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| + 根据其新陈代谢对生物进行分类&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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能量源&lt;br /&gt;
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预制分子 | | | | style = ”背景: # ff0; ” | 化疗-&lt;br /&gt;
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有机化合物 | rowspan = 2 | | | style = ”背景: # ffb300; ” | organic compound = 2 | | | style = ”背景: # ffb300; ” | organo-| rowspan = 2 | &lt;br /&gt;
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2 | | rowspan = 2 | | | style = “ background: # fb805f; ” | Carbon source | style = “ background: # fb805f; ” | organic compound | rowspan = 2 colspan = 2 | | | | style = “ background: # fb805f; ” | hetero-&lt;br /&gt;
碳源&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot; &lt;br /&gt;
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|- style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot; &lt;br /&gt;
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|-style = “ background: # fb805f; ”&lt;br /&gt;
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|| [[inorganic compound]] || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| auto-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| inorganic compound || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| auto-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
无机化合物: fb805f&lt;br /&gt;
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|}&lt;br /&gt;
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|}&lt;br /&gt;
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|}&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s or [[lipid]]s, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually [[acetyl-CoA|acetyl coenzyme A]] (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the [[citric acid cycle]] and [[electron transport chain]], releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme [[nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as proteins, polysaccharides or lipids, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually acetyl coenzyme A (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the citric acid cycle and electron transport chain, releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
动物中最常见的分解代谢反应可以分为三个主要阶段。在第一阶段，大的有机分子，如蛋白质，多糖或脂类，在细胞外被消化成较小的分子。接下来，这些较小的分子被细胞吸收并转化成更小的分子，通常是乙酰辅酶A (acetyl-CoA) ，并释放出一些能量。最后，辅酶 A 上的乙酰基在三羧酸循环和电子传递链中被氧化成水和二氧化碳，释放出储存的能量，将辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;）还原成NADH&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;/&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Digestion===&lt;br /&gt;
消化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Digestion|Gastrointestinal tract}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：消化和胃肠道&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These [[digestive enzyme]]s include [[protease]]s that digest proteins into amino acids, as well as [[glycoside hydrolase]]s that digest polysaccharides into simple sugars known as [[monosaccharides]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These digestive enzymes include proteases that digest proteins into amino acids, as well as glycoside hydrolases that digest polysaccharides into simple sugars known as monosaccharides.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
大分子不能直接被细胞处理。大分子必须先被分解成较小的单位，才能用于细胞代谢。不同类别的酶被用来消化这些聚合物。这些消化酶包括将蛋白质消化成氨基酸的蛋白酶，以及将多糖消化成单糖的糖苷水解酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Demirel, Yaşar|title=Energy : production, conversion, storage, conservation, and coupling|publisher=Springer|year=2016|isbn=978-3-319-29650-0|edition=Second|location=Lincoln|pages=431|oclc=945435943}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings, while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their [[Gastrointestinal tract|guts]], including the [[stomach]] and [[pancreas]], and [[salivary gland]]s. The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by [[active transport]] proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings, while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their guts, including the stomach and pancreas, and salivary glands. The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by active transport proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
微生物简单直接地将消化酶分泌到周围环境中&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Häse CC, Finkelstein RA | title = Bacterial extracellular zinc-containing metalloproteases | journal = Microbiological Reviews | volume = 57 | issue = 4 | pages = 823–37 | date = December 1993 | pmid = 8302217 | pmc = 372940 | doi = 10.1128/MMBR.57.4.823-837.1993 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gupta R, Gupta N, Rathi P | title = Bacterial lipases: an overview of production, purification and biochemical properties | journal = Applied Microbiology and Biotechnology | volume = 64 | issue = 6 | pages = 763–81 | date = June 2004 | pmid = 14966663 | doi = 10.1007/s00253-004-1568-8 | s2cid = 206934353 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而动物必须通过它们肠道(包括胃、胰腺和唾液腺)中的特定细胞分泌这些酶。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hoyle T | title = The digestive system: linking theory and practice | journal = British Journal of Nursing | volume = 6 | issue = 22 | pages = 1285–91 | year = 1997 | pmid = 9470654 | doi = 10.12968/bjon.1997.6.22.1285 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些细胞外酶释放的氨基酸或糖通过活性转运蛋白被泵入细胞内&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Souba WW, Pacitti AJ | title = How amino acids get into cells: mechanisms, models, menus, and mediators | journal = JPEN. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition | volume = 16 | issue = 6 | pages = 569–78 | year = 1992 | pmid = 1494216 | doi = 10.1177/0148607192016006569 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barrett MP, Walmsley AR, Gould GW | title = Structure and function of facilitative sugar transporters | journal = Current Opinion in Cell Biology | volume = 11 | issue = 4 | pages = 496–502 | date = August 1999 | pmid = 10449337 | doi = 10.1016/S0955-0674(99)80072-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Catabolism schematic.svg|thumb|left|upright=1.35|A simplified outline of the catabolism of [[protein]]s, [[carbohydrate]]s and [[fat]]s]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A simplified outline of the catabolism of [[proteins, carbohydrates and fats]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[蛋白质，碳水化合物和脂肪]分解代谢的简化概述 &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from organic compounds===&lt;br /&gt;
有机化合物的能量&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Cellular respiration|Fermentation (biochemistry)|Carbohydrate catabolism|Fat catabolism|Protein catabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：细胞呼吸，发酵（生物化学），碳水化合物分解代谢，脂肪分解代谢和蛋白质分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into [[monosaccharide]]s. Once inside, the major route of breakdown is [[glycolysis]], where sugars such as [[glucose]] and [[fructose]] are converted into [[pyruvic acid|pyruvate]] and some ATP is generated. Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to [[acetyl-CoA]] through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the [[citric acid cycle]]. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases [[carbon dioxide]] as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces [[lactic acid|lactate]], through the enzyme [[lactate dehydrogenase]] re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis. An alternative route for glucose breakdown is the [[pentose phosphate pathway]], which reduces the coenzyme [[NADPH]] and produces [[pentose]] sugars such as [[ribose]], the sugar component of [[nucleic acid]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into monosaccharides. Once inside, the major route of breakdown is glycolysis, where sugars such as glucose and fructose are converted into pyruvate and some ATP is generated. Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to acetyl-CoA through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the citric acid cycle. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases carbon dioxide as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces lactate, through the enzyme lactate dehydrogenase re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis. An alternative route for glucose breakdown is the pentose phosphate pathway, which reduces the coenzyme NADPH and produces pentose sugars such as ribose, the sugar component of nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物分解代谢是将碳水化合物分解成较小的单位的过程。碳水化合物一旦被消化成单糖，通常就被带入细胞。一旦进入细胞内&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bell GI, Burant CF, Takeda J, Gould GW | title = Structure and function of mammalian facilitative sugar transporters | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 268 | issue = 26 | pages = 19161–4 | date = September 1993 | pmid = 8366068 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，分解的主要途径就是糖酵解，其中糖（例如葡萄糖和果糖）被转化为丙酮酸并生成一些ATP。&amp;lt;ref name=Bouche&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bouché C, Serdy S, Kahn CR, Goldfine AB | title = The cellular fate of glucose and its relevance in type 2 diabetes | journal = Endocrine Reviews | volume = 25 | issue = 5 | pages = 807–30 | date = October 2004 | pmid = 15466941 | doi = 10.1210/er.2003-0026 | df = dmy-all | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;丙酮酸是几种代谢途径中的中间体，但大多数通过有氧（含氧）糖酵解转化为乙酰辅酶A并进入三羧酸循环。尽管在三羧酸循环中会产生更多的ATP，但最重要的产物是NADH，它是由 NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; 在乙酰辅酶A被氧化后制成的。这种氧化释放出作为废物的二氧化碳。在厌氧条件下，糖酵解产生乳酸盐，即由乳酸脱氢酶将丙酮酸盐转化为乳酸盐，同时将NADH重新氧化为NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; 再用于糖酵解。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Alfarouk KO, Verduzco D, Rauch C, Muddathir AK, Adil HH, Elhassan GO, Ibrahim ME, David Polo Orozco J, Cardone RA, Reshkin SJ, Harguindey S | display-authors = 6 | title = Glycolysis, tumor metabolism, cancer growth and dissemination. A new pH-based etiopathogenic perspective and therapeutic approach to an old cancer question | journal = Oncoscience | volume = 1 | issue = 12 | pages = 777–802 | date = 18 December 2014 | pmid = 25621294 | pmc = 4303887 | doi = 10.18632/oncoscience.109 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;葡萄糖分解的另一种途径是磷酸戊糖途径，它还原辅酶NADPH并产生戊糖，如核糖（核酸的糖成分）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by [[hydrolysis]] to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by [[beta oxidation]] to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. ''M. tuberculosis'' can also grow on the lipid [[cholesterol]] as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of ''M. tuberculosis''.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by hydrolysis to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by beta oxidation to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. M. tuberculosis can also grow on the lipid cholesterol as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of M. tuberculosis.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪通过水解作用分解为游离脂肪酸和甘油。甘油进入糖酵解，脂肪酸被 β氧化分解，释放出乙酰辅酶A，然后进入三羧酸循环。脂肪酸在氧化时会释放比碳水化合物更多的能量，因为碳水化合物的结构中含有更多的氧。类固醇也会被一些细菌在类似于 β 氧化的过程中分解，这个分解过程会释放出大量的乙酰辅酶A、丙酰辅酶A和丙酮酸，它们都可以给细胞提供能量。结核杆菌也可以依靠脂质胆固醇这唯一的碳源生长，而且参与胆固醇利用途径的基因已经被证实在结核杆菌感染生命周期的不同阶段都是重要的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wipperman MF, Sampson NS, Thomas ST | title = Pathogen roid rage: cholesterol utilization by Mycobacterium tuberculosis | journal = Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology | volume = 49 | issue = 4 | pages = 269–93 | date = 2014 | pmid = 24611808 | pmc = 4255906 | doi = 10.3109/10409238.2014.895700 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Amino acid]]s are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to [[urea]] and carbon dioxide as a source of energy. The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a [[transaminase]]. The amino group is fed into the [[urea cycle]], leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a [[keto acid]]. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of [[glutamate]] forms α-[[alpha-Ketoglutaric acid|ketoglutarate]]. The [[glucogenic amino acid]]s can also be converted into glucose, through [[gluconeogenesis]] (discussed below).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to urea and carbon dioxide as a source of energy. The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a transaminase. The amino group is fed into the urea cycle, leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a keto acid. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of glutamate forms α-ketoglutarate. The glucogenic amino acids can also be converted into glucose, through gluconeogenesis (discussed below).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸可以用来合成蛋白质和其他生物分子，也可以被氧化成尿素和二氧化碳从而提供能量&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sakami W, Harrington H | title = Amino Acid Metabolism | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 32 | issue =  | pages = 355–98 | year = 1963 | pmid = 14144484 | doi = 10.1146/annurev.bi.32.070163.002035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。氧化途径从转氨酶去除氨基酸上的氨基开始。氨基进入尿素循环，留下酮酸形式的脱氨基碳骨架。其中一些酮酸是三羧酸循环的中间产物，例如谷氨酸的脱氨反应形成 α- 酮戊二酸&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brosnan JT | title = Glutamate, at the interface between amino acid and carbohydrate metabolism | journal = The Journal of Nutrition | volume = 130 | issue = 4S Suppl | pages = 988S–90S | date = April 2000 | pmid = 10736367 | doi = 10.1093/jn/130.4.988S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。葡萄糖原氨基酸也可以通过糖异生作用转化为葡萄糖(具体内容见下文)&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Young VR, Ajami AM | title = Glutamine: the emperor or his clothes? | journal = The Journal of Nutrition | volume = 131 | issue = 9 Suppl | pages = 2449S–59S; discussion 2486S–7S | date = September 2001 | pmid = 11533293 | doi = 10.1093/jn/131.9.2449S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Energy transformations==&lt;br /&gt;
能量转换&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Oxidative phosphorylation===&lt;br /&gt;
氧化磷酸化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Oxidative phosphorylation|Chemiosmosis|Mitochondrion}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：氧化磷酸化，化学渗透和线粒体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in [[eukaryote]]s by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the [[electron transport chain]]. In [[prokaryote]]s, these proteins are found in the cell's [[bacterial cell structure|inner membrane]]. These proteins use the energy released from passing electrons from [[reducing agent|reduced]] molecules like NADH onto [[oxygen]] to pump [[proton]]s across a membrane.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in eukaryotes by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the electron transport chain. In prokaryotes, these proteins are found in the cell's inner membrane. These proteins use the energy released from passing electrons from reduced molecules like NADH onto oxygen to pump protons across a membrane.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氧化磷酸化中，通过如柠檬酸循环等代谢途径，电子从被消化吸收的食物分子上转移到氧气上，并将产生的能量以ATP的方式储存起来。在真核生物中，这一过程是通过线粒体膜上的一系列膜蛋白来完成的，被称为电子传递链。而在原核生物中，这些蛋白质存在于细胞的内膜中。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hosler JP, Ferguson-Miller S, Mills DA | title = Energy transduction: proton transfer through the respiratory complexes | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 165–87 | year = 2006 | pmid = 16756489 | pmc = 2659341 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.062003.101730 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这些蛋白质利用电子从还原性分子(如NADH)传递到氧气所释放的能量来泵送质子穿过细胞膜&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schultz BE, Chan SI | title = Structures and proton-pumping strategies of mitochondrial respiratory enzymes | journal = Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure | volume = 30 | issue =  | pages = 23–65 | year = 2001 | pmid = 11340051 | doi = 10.1146/annurev.biophys.30.1.23 | url = https://authors.library.caltech.edu/1623/1/SCHarbbs01.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATPsyn.gif|thumb|right|Mechanism of [[ATP synthase]]. ATP is shown in red, ADP and phosphate in pink and the rotating stalk subunit in black.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Mechanism of [[ATP synthase. ATP is shown in red, ADP and phosphate in pink and the rotating stalk subunit in black.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[ ATP 合成酶]的作用机制。ATP 显示为红色，ADP 和磷酸显示为粉红色，转柄亚基显示为黑色&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton [[diffusion|concentration difference]] across the membrane and generates an [[electrochemical gradient]]. This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called [[ATP synthase]]. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the [[active site]] of the synthase domain to change shape and phosphorylate [[adenosine diphosphate]]&amp;amp;nbsp;– turning it into ATP.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton concentration difference across the membrane and generates an electrochemical gradient. This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called ATP synthase. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the active site of the synthase domain to change shape and phosphorylate adenosine diphosphate– turning it into ATP.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
将质子泵出线粒体，会在膜上形成质子浓度差，产生电化学梯度。&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Capaldi RA, Aggeler R | title = Mechanism of the F(1)F(0)-type ATP synthase, a biological rotary motor | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 27 | issue = 3 | pages = 154–60 | date = March 2002 | pmid = 11893513 | doi = 10.1016/S0968-0004(01)02051-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;这种力量促使质子通过ATP合成酶的基座回到线粒体中。质子的流动使柄亚基旋转，从而改变合成酶域的活性位点的形状，使二磷酸腺苷磷酸化--变成ATP&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from inorganic compounds===&lt;br /&gt;
无机化合物的能量&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Microbial metabolism|Nitrogen cycle}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：微生物代谢和氮循环&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Chemolithotroph]]y is a type of metabolism found in [[prokaryote]]s where energy is obtained from the oxidation of [[inorganic compound]]s. These organisms can use [[hydrogen]], reduced [[sulfur]] compounds (such as [[sulfide]], [[hydrogen sulfide]] and [[thiosulfate]]),&amp;lt;ref name=Physiology1/&amp;gt; [[Iron(II) oxide|ferrous iron (FeII)]] or [[ammonia]] as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as [[oxygen]] or [[nitrite]]. These microbial processes are important in global [[biogeochemical cycle]]s such as [[acetogenesis]], [[nitrification]] and [[denitrification]] and are critical for [[fertility (soil)|soil fertility]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Chemolithotrophy is a type of metabolism found in prokaryotes where energy is obtained from the oxidation of inorganic compounds. These organisms can use hydrogen, reduced sulfur compounds (such as sulfide, hydrogen sulfide and thiosulfate), or ammonia as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as oxygen or nitrite. These microbial processes are important in global biogeochemical cycles such as acetogenesis, nitrification and denitrification and are critical for soil fertility.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
化能无机营养是在原核生物中发现的一种新陈代谢，其能量来自于无机化合物的氧化。这些生物可以利用氢气、&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Friedrich B, Schwartz E | title = Molecular biology of hydrogen utilization in aerobic chemolithotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 47 | issue =  | pages = 351–83 | year = 1993 | pmid = 8257102 | doi = 10.1146/annurev.mi.47.100193.002031 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 还原硫化合物(如硫化物、硫化氢和硫代硫酸酯&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Weber KA, Achenbach LA, Coates JD | title = Microorganisms pumping iron: anaerobic microbial iron oxidation and reduction | journal = Nature Reviews. Microbiology | volume = 4 | issue = 10 | pages = 752–64 | date = October 2006 | pmid = 16980937 | doi = 10.1038/nrmicro1490 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1203&amp;amp;context=bioscifacpub | s2cid = 8528196 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;)或氨&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Jetten MS, Strous M, van de Pas-Schoonen KT, Schalk J, van Dongen UG, van de Graaf AA, Logemann S, Muyzer G, van Loosdrecht MC, Kuenen JG | display-authors = 6 | title = The anaerobic oxidation of ammonium | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 22 | issue = 5 | pages = 421–37 | date = December 1998 | pmid = 9990725 | doi = 10.1111/j.1574-6976.1998.tb00379.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;作为还原力的来源，它们从这些化合物与氧或亚硝酸盐等电子接受体的氧化作用中获得能量。这些微生物过程&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Simon J | title = Enzymology and bioenergetics of respiratory nitrite ammonification | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 26 | issue = 3 | pages = 285–309 | date = August 2002 | pmid = 12165429 | doi = 10.1111/j.1574-6976.2002.tb00616.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;在全球生物地球化学循环（如乙酰化、硝化和反硝化）中非常重要，对土壤肥力也很关键&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Conrad R | title = Soil microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO) | journal = Microbiological Reviews | volume = 60 | issue = 4 | pages = 609–40 | date = December 1996 | pmid = 8987358 | pmc = 239458 | doi = 10.1128/MMBR.60.4.609-640.1996 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barea JM, Pozo MJ, Azcón R, Azcón-Aguilar C | title = Microbial co-operation in the rhizosphere | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 56 | issue = 417 | pages = 1761–78 | date = July 2005 | pmid = 15911555 | doi = 10.1093/jxb/eri197 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from light===&lt;br /&gt;
光能&lt;br /&gt;
{{further|Phototroph|Photophosphorylation|Chloroplast}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光养，光磷酸化和叶绿体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by [[plant]]s, [[cyanobacteria]], [[purple bacteria]], [[green sulfur bacteria]] and some [[protist]]s. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by plants, cyanobacteria, purple bacteria, green sulfur bacteria and some protists. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
阳光中的能量被植物、蓝藻、紫细菌、绿硫细菌和一些原生生物所吸收。这个过程通常与二氧化碳转化为有机化合物相结合，这是光合作用的一部分，下文将对此进行讨论。然而，原核生物的能量捕获和碳固定系统可以单独运作，因为紫色细菌和绿硫细菌可以利用阳光作为能源，同时在碳固定和有机化合物发酵之间转换&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = van der Meer MT, Schouten S, Bateson MM, Nübel U, Wieland A, Kühl M, de Leeuw JW, Sinninghe Damsté JS, Ward DM | display-authors = 6 | title = Diel variations in carbon metabolism by green nonsulfur-like bacteria in alkaline siliceous hot spring microbial mats from Yellowstone National Park | journal = Applied and Environmental Microbiology | volume = 71 | issue = 7 | pages = 3978–86 | date = July 2005 | pmid = 16000812 | pmc = 1168979 | doi = 10.1128/AEM.71.7.3978-3986.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tichi MA, Tabita FR | title = Interactive control of Rhodobacter capsulatus redox-balancing systems during phototrophic metabolism | journal = Journal of Bacteriology | volume = 183 | issue = 21 | pages = 6344–54 | date = November 2001 | pmid = 11591679 | pmc = 100130 | doi = 10.1128/JB.183.21.6344-6354.2001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis. The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called [[photosynthetic reaction centre]]s. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of [[photosynthetic pigment]] present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis. The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called photosynthetic reaction centres. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of photosynthetic pigment present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在许多生物体中，太阳能的获取在原理上类似于氧化磷酸化，因为它涉及到以质子浓度梯度的形式储存能量。这种质子动力驱动 ATP 的合成&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter | name-list-style = vanc |date=2002|chapter =Energy Conversion: Mitochondria and Chloroplasts|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21063/|title =Molecular Biology of the Cell. 4th edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。驱动这种电子传递链所需的电子来自于聚光蛋白质，这种蛋白质被叫做光合反应中心。根据存在的光合色素的性质，反应中心分为两种类型。大多数光合细菌只有一种类型，而植物和蓝藻有两种类型&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Allen JP, Williams JC | title = Photosynthetic reaction centers | journal = FEBS Letters | volume = 438 | issue = 1–2 | pages = 5–9 | date = October 1998 | pmid = 9821949 | doi = 10.1016/S0014-5793(98)01245-9 | s2cid = 21596537 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, [[photosystem|photosystem II]] uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the [[cytochrome b6f complex]], which uses their energy to pump protons across the [[thylakoid]] membrane in the [[chloroplast]]. These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through [[photosystem|photosystem I]] and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+.&amp;lt;/sup&amp;gt;f. These cooenzyme can be used in the [[Calvin cycle]], which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, photosystem II uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the cytochrome b6f complex, which uses their energy to pump protons across the thylakoid membrane in the chloroplast. These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through photosystem I and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; .fThese cooenzyme can be used in the Calvin cycle, which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在植物、藻类和蓝藻中，光系统 II 利用光能将电子从水中移走，释放出氧气。然后电子流向细胞色素b6f蛋白复合体，后者利用它们的能量穿过叶绿体中的类囊体膜，泵入质子&amp;lt;ref name=Nelson2004/&amp;gt;。这些质子在驱动ATP合成酶时通过膜向后移动，就像之前一样。然后电子流经光系统I，可以用来减少辅酶NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Munekage Y, Hashimoto M, Miyake C, Tomizawa K, Endo T, Tasaka M, Shikanai T | title = Cyclic electron flow around photosystem I is essential for photosynthesis | journal = Nature | volume = 429 | issue = 6991 | pages = 579–82 | date = June 2004 | pmid = 15175756 | doi = 10.1038/nature02598 | bibcode = 2004Natur.429..579M | s2cid = 4421776 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些辅酶可用于[[卡尔文循环]](下文将对此进行讨论)，或被循环用于进一步生成ATP。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Anabolism==&lt;br /&gt;
合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Anabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Anabolism''' is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as [[amino acid]]s, [[monosaccharide]]s, [[Terpenoid|isoprenoids]] and [[nucleotide]]s, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s, [[lipid]]s and [[nucleic acid]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as amino acids, monosaccharides, isoprenoids and nucleotides, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as proteins, polysaccharides, lipids and nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
合成代谢是一系列建设性的新陈代谢过程，在这一系列过程中分解代谢所释放的能量被用来合成复杂的分子。一般来说，组成细胞结构的复杂分子是由小而简单的前体逐步构成的。合成代谢包括三个基本阶段。首先是氨基酸、单糖、异戊二烯和核苷酸等前体的产生，其次是利用ATP产生的能量将它们活化成活性形式，第三是将这些前体组装成复杂的分子，如蛋白质、多糖、脂质和核酸&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;{{cite web|last=Mandal|first=Ananya| name-list-style = vanc |date=2009-11-26|title=What is Anabolism?|url=https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Anabolism.aspx|access-date=2020-07-04|website=News-Medical.net|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. [[Autotroph]]s such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like [[carbon dioxide]] and water.  [[Heterotroph]]s, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. Autotrophs such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like carbon dioxide and water.  Heterotrophs, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体的合成代谢根据其细胞中构建分子的来源而有所不同。植物等自养生物可以在细胞中利用二氧化碳和水等简单分子中构建复杂的有机分子（如多糖和蛋白质）。而异养生物则需要更复杂的物质来源（如单糖和氨基酸）才能产生这些复杂的分子。生物可以根据其能量的最终来源进一步分类: 光自养生物和光异养生物从光中获得能量，而化能自养生物和化能异养生物从无机氧化反应中获得能量&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbon fixation===&lt;br /&gt;
碳固定&lt;br /&gt;
{{further|Photosynthesis|Carbon fixation|Chemosynthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光合作用，碳固定和化学合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Plagiomnium affine laminazellen.jpeg|thumb|Plant cells (bounded by purple walls) filled with chloroplasts (green), which are the site of photosynthesis]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
含叶绿体（绿色）的植物细胞（以紫色壁为边界），叶绿体是光合作用的部位&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and [[carbon dioxide]] (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the [[photosynthetic reaction centre]]s, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into [[glycerate 3-phosphate]], which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme [[RuBisCO]] as part of the [[Calvin cycle|Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle]]. Three types of photosynthesis occur in plants, [[C3 carbon fixation]], [[C4 carbon fixation]] and [[Crassulacean acid metabolism|CAM photosynthesis]]. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and carbon dioxide (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the photosynthetic reaction centres, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into glycerate 3-phosphate, which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme RuBisCO as part of the Calvin – Benson cycle.[64] Three types of photosynthesis occur in plants, C3 carbon fixation, C4 carbon fixation and CAM photosynthesis. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO2 directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO2 into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
光合作用就是依靠阳光和二氧化碳(CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;)合成碳水化合物。在植物中，蓝细菌和藻类的含氧光合作用使水分解，排出氧气。如前所述，这一过程利用光合反应中心产生的ATP和NADPH将CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;转化为三磷酸甘油酯，然后再转化为葡萄糖。这个固碳反应作为卡尔文-本森Calvin – Benson 循环的一部分是在RuBisCO酶的催化下进行的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Miziorko HM, Lorimer GH | title = Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 52 | issue =  | pages = 507–35 | year = 1983 | pmid = 6351728 | doi = 10.1146/annurev.bi.52.070183.002451 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。植物有三种类型的光合作用:C3固碳、C4固碳和CAM光合作用。它们的不同之处在于二氧化碳进入卡尔文循环的路径不同，C3植物直接固定二氧化碳，而C4和CAM植物首先将二氧化碳吸收到其他化合物中，以适应强烈的阳光和干燥的环境&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dodd AN, Borland AM, Haslam RP, Griffiths H, Maxwell K | title = Crassulacean acid metabolism: plastic, fantastic | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 53 | issue = 369 | pages = 569–80 | date = April 2002 | pmid = 11886877 | doi = 10.1093/jexbot/53.369.569 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic [[prokaryote]]s the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle, a [[Reverse Krebs cycle|reversed citric acid]] cycle, or the carboxylation of acetyl-CoA. Prokaryotic [[Chemotroph|chemoautotrophs]] also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic prokaryotes the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin– Benson cycle, a reversed citric acid cycle, or the carboxylation of acetyl-CoA. Prokaryotic chemoautotrophs also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在能够光合作用的原核生物中，碳固定的机制更加多样。对它们而言，二氧化碳可以通过Calvin– Benson循环、反向三羧酸循环&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hügler M, Wirsen CO, Fuchs G, Taylor CD, Sievert SM | title = Evidence for autotrophic CO2 fixation via the reductive tricarboxylic acid cycle by members of the epsilon subdivision of proteobacteria | journal = Journal of Bacteriology | volume = 187 | issue = 9 | pages = 3020–7 | date = May 2005 | pmid = 15838028 | pmc = 1082812 | doi = 10.1128/JB.187.9.3020-3027.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;或乙酰辅酶A的羧化作用得到固定。原核化能自养生物也通过Calvin– Benson环固定CO &amp;lt; sub &amp;gt; 2 &amp;lt;/sub &amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Strauss G, Fuchs G | title = Enzymes of a novel autotrophic CO2 fixation pathway in the phototrophic bacterium Chloroflexus aurantiacus, the 3-hydroxypropionate cycle | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 215 | issue = 3 | pages = 633–43 | date = August 1993 | pmid = 8354269 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1993.tb18074.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，但它们利用无机化合物的能量来驱动反应&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Shively JM, van Keulen G, Meijer WG | title = Something from almost nothing: carbon dioxide fixation in chemoautotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 52 | issue =  | pages = 191–230 | year = 1998 | pmid = 9891798 | doi = 10.1146/annurev.micro.52.1.191 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbohydrates and glycans===&lt;br /&gt;
碳水化合物和聚糖&lt;br /&gt;
{{further|Gluconeogenesis|Glyoxylate cycle|Glycogenesis|Glycosylation}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：糖异生，乙醛酸循环，糖异生和糖基化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into [[monosaccharide]]s such as [[glucose]] and then used to assemble [[polysaccharide]]s such as [[starch]]. The generation of [[glucose]] from compounds like [[pyruvate]], [[lactic acid|lactate]], [[glycerol]], [[glycerate 3-phosphate]] and [[amino acid]]s is called [[gluconeogenesis]]. Gluconeogenesis converts pyruvate to [[glucose-6-phosphate]] through a series of intermediates, many of which are shared with [[glycolysis]]. However, this pathway is not simply [[glycolysis]] run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a [[futile cycle]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into monosaccharides such as glucose and then used to assemble polysaccharides such as starch. The generation of glucose from compounds like pyruvate, lactate, glycerol, glycerate 3-phosphate and amino acids is called gluconeogenesis. Gluconeogenesis converts pyruvate to glucose-6-phosphate through a series of intermediates, many of which are shared with glycolysis.However, this pathway is not simply glycolysis run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a futile cycle.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在碳水化合物合成代谢过程中，简单的有机酸可转化为葡萄糖等单糖，再用于合成淀粉等多糖。由丙酮酸、乳酸、甘油、3-磷酸甘油酸和氨基酸等化合物生成葡萄糖称为葡萄糖异生。糖异生作用通过一系列中间产物将丙酮酸转化为葡萄糖-6-磷酸，其中许多中间产物与糖酵解过程相同&amp;lt;ref name=Bouche/&amp;gt;。然而，这一途径并不是简单的糖酵解逆向运行，因为有几个步骤是由非糖酵解酶催化的。这很重要，因为它使得葡萄糖的形成和分解可以分别被调节，而且防止了两条途径在无效循环中同时运行&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Boiteux A, Hess B | title = Design of glycolysis | journal = Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences | volume = 293 | issue = 1063 | pages = 5–22 | date = June 1981 | pmid = 6115423 | doi = 10.1098/rstb.1981.0056 | doi-access = free | bibcode = 1981RSPTB.293....5B }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pilkis SJ, el-Maghrabi MR, Claus TH | title = Fructose-2,6-bisphosphate in control of hepatic gluconeogenesis. From metabolites to molecular genetics | journal = Diabetes Care | volume = 13 | issue = 6 | pages = 582–99 | date = June 1990 | pmid = 2162755 | doi = 10.2337/diacare.13.6.582 | s2cid = 44741368 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in [[vertebrate]]s such as humans the [[fatty acid]]s in these stores cannot be converted to glucose through [[gluconeogenesis]] as these organisms cannot convert acetyl-CoA into [[pyruvate]]; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery. As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce [[Ketone body|ketone bodies]] from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids.In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the [[glyoxylate cycle]], which bypasses the [[decarboxylation]] step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to [[oxaloacetate]], where it can be used for the production of glucose. Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in vertebrates such as humans the fatty acids in these stores cannot be converted to glucose through gluconeogenesis as these organisms cannot convert acetyl-CoA into pyruvate; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery. As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce ketone bodies from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids. In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the glyoxylate cycle, which bypasses the decarboxylation step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to oxaloacetate, where it can be used for the production of glucose. Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood. &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然脂肪是储存能量的一种常见方式，但在脊椎动物(如人类)体内储存的脂肪酸不能通过葡萄糖异生作用转化为葡萄糖，因为这些生物不能将乙酰辅酶A转化为丙酮酸;植物有必要的酶催化机制，而动物没有&amp;lt;ref name=Ensign&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ensign SA | title = Revisiting the glyoxylate cycle: alternate pathways for microbial acetate assimilation | journal = Molecular Microbiology | volume = 61 | issue = 2 | pages = 274–6 | date = July 2006 | pmid = 16856935 | doi = 10.1111/j.1365-2958.2006.05247.x | s2cid = 39986630 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。因此，在长期饥饿后，脊椎动物需要从脂肪酸中产生酮体，以取代大脑等不能代谢脂肪酸的组织中的葡萄糖。在其他生物体如植物和细菌中，这个代谢问题是靠乙醛酸循环来解决的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Finn PF, Dice JF | title = Proteolytic and lipolytic responses to starvation | journal = Nutrition | volume = 22 | issue = 7–8 | pages = 830–44 | year = 2006 | pmid = 16815497 | doi = 10.1016/j.nut.2006.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。乙醛酸循环绕过三羧酸循环中的脱羧步骤，并将乙酰辅酶a转化为草酰乙酸，在那里它可以用来生产葡萄糖。除了脂肪&amp;lt;ref name=Ensign/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg HL, Krebs HA | title = Synthesis of cell constituents from C2-units by a modified tricarboxylic acid cycle | journal = Nature | volume = 179 | issue = 4568 | pages = 988–91 | date = May 1957 | pmid = 13430766 | doi = 10.1038/179988a0 | s2cid = 40858130 | bibcode = 1957Natur.179..988K }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，葡萄糖也作为一种能量资源储存在大多数组织中，一般会通过它的糖化来维持血液中的葡萄糖水平&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Evans|first1=Rhys D.|last2=Heather|first2=Lisa C. | name-list-style = vanc |date=June 2016|title=Metabolic pathways and abnormalities|journal=Surgery (Oxford)|volume=34|issue=6|pages=266–272|doi=10.1016/j.mpsur.2016.03.010|issn=0263-9319|url=https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:84c0a8e7-38e9-4de2-ba19-9f129a07987a}}&amp;lt;/ref&amp;gt; 。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and [[glycan]]s are made by the sequential addition of monosaccharides by [[glycosyltransferase]] from a reactive sugar-phosphate donor such as [[uridine diphosphate glucose]] (UDP-Glc) to an acceptor [[hydroxyl]] group on the growing polysaccharide. As any of the [[hydroxyl]] groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures. The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called [[oligosaccharyltransferase]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and glycans are made by the sequential addition of monosaccharides by glycosyltransferase from a reactive sugar-phosphate donor such as uridine diphosphate glucose (UDP-Glc) to an acceptor hydroxyl group on the growing polysaccharide. As any of the hydroxyl groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures. The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called oligosaccharyltransferases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
多糖和聚糖是在糖基转移酶作用下，将单糖从活性糖-磷酸盐供体（如尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-Glc)）依次加入到生长中的多糖的受体羟基上形成的。由于底物环上的任何羟基都可以作为受体，所以产生的多糖会有直链或支链结构&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Freeze|first1=Hudson H. | name-list-style = vanc | chapter =Glycosylation Precursors|date=2015|url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK453043/| title = Essentials of Glycobiology|editor-last=Varki|editor-first=Ajit|edition=3rd|place=Cold Spring Harbor (NY)|publisher=Cold Spring Harbor Laboratory Press|pmid=28876856|access-date=2020-07-08|last2=Hart|first2=Gerald W.|last3=Schnaar|first3=Ronald L.|doi=10.1101/glycobiology.3e.005 |doi-broken-date=1 November 2020 |editor2-last=Cummings|editor2-first=Richard D.|editor3-last=Esko|editor3-first=Jeffrey D.|editor4-last=Stanley|editor4-first=Pamela }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。产生的多糖本身具有结构或代谢功能，还可以通过低聚糖转移酶转移到脂质和蛋白质中&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Opdenakker G, Rudd PM, Ponting CP, Dwek RA | title = Concepts and principles of glycobiology | journal = FASEB Journal | volume = 7 | issue = 14 | pages = 1330–7 | date = November 1993 | pmid = 8224606 | doi = 10.1096/fasebj.7.14.8224606 | s2cid = 10388991 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = McConville MJ, Menon AK | title = Recent developments in the cell biology and biochemistry of glycosylphosphatidylinositol lipids (review) | journal = Molecular Membrane Biology | volume = 17 | issue = 1 | pages = 1–16 | year = 2000 | pmid = 10824734 | doi = 10.1080/096876800294443 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Fatty acids, isoprenoids and sterol===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸，类异戊二烯和固醇&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Fatty acid synthesis|Steroid metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：脂肪酸合成和类固醇代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Sterol synthesis.svg|thumb|right|upright=1.6|Simplified version of the [[steroid synthesis]] pathway with the intermediates [[isopentenyl pyrophosphate]] (IPP), [[dimethylallyl pyrophosphate]] (DMAPP), [[geranyl pyrophosphate]] (GPP) and [[squalene]] shown. Some intermediates are omitted for clarity.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Simplified version of the [[steroid synthesis pathway with the intermediates isopentenyl pyrophosphate (IPP), dimethylallyl pyrophosphate (DMAPP), geranyl pyrophosphate (GPP) and squalene shown. Some intermediates are omitted for clarity.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
具有中间体异戊烯基焦磷酸酯（IPP），二甲基烯丙基焦磷酸酯（DMAPP），香叶基焦磷酸酯（GPP）和角鲨烯的类固醇合成途径的简化版本。为了清晰起见，省略了一些中间步骤。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by [[fatty acid synthase]]s that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, [[dehydration reaction|dehydrate]] it to an [[alkene]] group and then reduce it again to an [[alkane]] group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein, while in plant [[plastid]]s and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by fatty acid synthases that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, dehydrate it to an alkene group and then reduce it again to an alkane group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein, while in plant plastids and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸是由脂肪酸合成酶聚合并还原乙酰辅酶A单元制成的。脂肪酸中的酰基链通过一些反应的循环得以延伸，这些反应包括:添加酰基，将其还原为醇，脱水成烯烃基团，然后再还原为烷烃基团。脂肪酸生物合成的酶可以分为两类：在动物和真菌中，所有脂肪酸合成酶的反应都是由单一的多功能I型蛋白来完成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Chirala SS, Wakil SJ | title = Structure and function of animal fatty acid synthase | journal = Lipids | volume = 39 | issue = 11 | pages = 1045–53 | date = November 2004 | pmid = 15726818 | doi = 10.1007/s11745-004-1329-9 | s2cid = 4043407 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而在植物的质体和细菌中，则由单独的II型酶来完成每一步&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = White SW, Zheng J, Zhang YM | title = The structural biology of type II fatty acid biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 74 | issue =  | pages = 791–831 | year = 2005 | pmid = 15952903 | doi = 10.1146/annurev.biochem.74.082803.133524 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ohlrogge JB, Jaworski JG | title = Regulation of Fatty Acid Synthesis | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 48 | issue =  | pages = 109–136 | date = June 1997 | pmid = 15012259 | doi = 10.1146/annurev.arplant.48.1.109 | s2cid = 46348092 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Terpene]]s and [[terpenoid|isoprenoids]] are a large class of lipids that include the [[carotenoid]]s and form the largest class of plant [[natural product]]s. These compounds are made by the assembly and modification of [[isoprene]] units donated from the reactive precursors [[isopentenyl pyrophosphate]] and [[dimethylallyl pyrophosphate]]. These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the [[mevalonate pathway]] produces these compounds from acetyl-CoA, while in plants and bacteria the [[non-mevalonate pathway]] uses pyruvate and [[glyceraldehyde 3-phosphate]] as substrates. One important reaction that uses these activated isoprene donors is [[steroid biosynthesis|sterol biosynthesis]]. Here, the isoprene units are joined together to make [[squalene]] and then folded up and formed into a set of rings to make [[lanosterol]]. Lanosterol can then be converted into other sterol such as [[cholesterol]] and [[ergosterol]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Terpenes and isoprenoids are a large class of lipids that include the carotenoids and form the largest class of plant natural products. These compounds are made by the assembly and modification of isoprene units donated from the reactive precursors isopentenyl pyrophosphate and dimethylallyl pyrophosphate. These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the mevalonate pathway produces these compounds from acetyl-CoA, while in plants and bacteria the non-mevalonate pathway uses pyruvate and glyceraldehyde 3-phosphate as substrates. One important reaction that uses these activated isoprene donors is sterol biosynthesis. Here, the isoprene units are joined together to make squalene and then folded up and formed into a set of rings to make lanosterol. Lanosterol can then be converted into other sterol such as cholesterol and ergosterol.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
萜烯和异戊二烯是一大类脂类，包括类胡萝卜素，也是最大的一类植物天然产品&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dubey VS, Bhalla R, Luthra R | title = An overview of the non-mevalonate pathway for terpenoid biosynthesis in plants | journal = Journal of Biosciences | volume = 28 | issue = 5 | pages = 637–46 | date = September 2003 | pmid = 14517367 | doi = 10.1007/BF02703339 | url = http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | url-status = dead | s2cid = 27523830 | archive-url = https://web.archive.org/web/20070415213325/http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | df =  | archive-date = 15 April 2007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些化合物是由反应性前体焦磷酸异戊烯酯和焦磷酸二甲基烯丙基酯所提供的异戊二烯单元组装和改性而成。这些前体可以靠不同的途径制造&amp;lt;ref name=Kuzuyama&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kuzuyama T, Seto H | title = Diversity of the biosynthesis of the isoprene units | journal = Natural Product Reports | volume = 20 | issue = 2 | pages = 171–83 | date = April 2003 | pmid = 12735695 | doi = 10.1039/b109860h }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在动物和古生物中，甲戊二酸途径从乙酰辅酶A产生这些化合物&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Grochowski LL, Xu H, White RH | title = Methanocaldococcus jannaschii uses a modified mevalonate pathway for biosynthesis of isopentenyl diphosphate | journal = Journal of Bacteriology | volume = 188 | issue = 9 | pages = 3192–8 | date = May 2006 | pmid = 16621811 | pmc = 1447442 | doi = 10.1128/JB.188.9.3192-3198.2006 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而在植物和细菌中，非甲戊二酸途径使用丙酮酸和甘油醛3-磷酸作为底物。使用这些活化的异戊二烯供体的一个重要反应是固醇的生物合成&amp;lt;ref name=Kuzuyama/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lichtenthaler HK | title = The 1-Deoxy-D-Xylulose-5-Phosphate Pathway of Isoprenoid Biosynthesis in Plants | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 50 | issue =  | pages = 47–65 | date = June 1999 | pmid = 15012203 | doi = 10.1146/annurev.arplant.50.1.47 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在该反应中，异戊二烯单元连接在一起，制成角鲨烯，然后折叠起来形成一组环，制成羊毛固醇&amp;lt;ref name=Schroepfer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schroepfer GJ | title = Sterol biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 50 | issue =  | pages = 585–621 | year = 1981 | pmid = 7023367 | doi = 10.1146/annurev.bi.50.070181.003101 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。羊毛固醇随后可转化为其他固醇，如胆固醇和麦角固醇&amp;lt;ref name=Schroepfer/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lees ND, Skaggs B, Kirsch DR, Bard M | title = Cloning of the late genes in the ergosterol biosynthetic pathway of Saccharomyces cerevisiae--a review | journal = Lipids | volume = 30 | issue = 3 | pages = 221–6 | date = March 1995 | pmid = 7791529 | doi = 10.1007/BF02537824 | s2cid = 4019443 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Proteins===&lt;br /&gt;
蛋白质类&lt;br /&gt;
{{further|Protein biosynthesis|Amino acid synthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质生物合成和氨基酸合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine [[essential amino acid]]s must be obtained from food. Some simple [[parasite]]s, such as the bacteria ''[[Mycoplasma pneumoniae]]'', lack all amino acid synthesis and take their amino acids directly from their hosts. All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by [[glutamate]] and [[glutamine]]. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then [[Transaminase|transaminated]] to form an amino acid.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine essential amino acids must be obtained from food. All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by glutamate and glutamine. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then transaminated to form an amino acid.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体合成这20种常见氨基酸的能力各不相同。大多数细菌和植物都能合成这20种氨基酸，但哺乳动物只能合成11种非必需氨基酸，因此必须从食物中获得9种必需氨基酸&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt;。所有的氨基酸都是由糖酵解、三羧酸循环或磷酸戊糖途径的中间产物合成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Himmelreich R, Hilbert H, Plagens H, Pirkl E, Li BC, Herrmann R | title = Complete sequence analysis of the genome of the bacterium Mycoplasma pneumoniae | journal = Nucleic Acids Research | volume = 24 | issue = 22 | pages = 4420–49 | date = November 1996 | pmid = 8948633 | pmc = 146264 | doi = 10.1093/nar/24.22.4420 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。氮由谷氨酸和谷氨酰胺提供。非关键氨基酸的合成取决于适当的α-酮酸的形成，它可以转氨基形成氨基酸&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1 = Guyton |first1 = Arthur C. | first2 = John E. | last2 = Hall | name-list-style = vanc |title=Textbook of Medical Physiology |url=https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu |url-access=limited |publisher=Elsevier |year=2006 |location=Philadelphia |pages=[https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu/page/n889 855]–6 |isbn=978-0-7216-0240-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of [[peptide bond]]s. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its [[primary structure]]. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a [[transfer RNA]] molecule through an [[ester]] bond. This [[aminoacyl-tRNA]] precursor is produced in an [[Adenosine triphosphate|ATP]]-dependent reaction carried out by an [[aminoacyl tRNA synthetase]] This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the [[ribosome]], which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a [[messenger RNA]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of peptide bonds. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its primary structure. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a transfer RNA molecule through an ester bond. This aminoacyl-tRNA precursor is produced in an ATP-dependent reaction carried out by an aminoacyl tRNA synthetase. This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the ribosome, which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a messenger RNA.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸通过肽键链连接成蛋白质。每种不同的蛋白质都有一个独特的氨基酸残基序列：这就是它的主要结构。就像字母表的字母可以组合成无穷无尽的各种单词一样，氨基酸也能以不同的序列连接起来，形成种类繁多的蛋白质。蛋白质是由氨基酸制成的，这些氨基酸通过酯键附着在转运RNA(tRNA)分子上而被激活。氨基酰tRNA前体是在靠氨基酰tRNA合成酶进行的ATP依赖性反应中产生的.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ibba M, Söll D | title = The renaissance of aminoacyl-tRNA synthesis | journal = EMBO Reports | volume = 2 | issue = 5 | pages = 382–7 | date = May 2001 | pmid = 11375928 | pmc = 1083889 | doi = 10.1093/embo-reports/kve095 | url = http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid={A158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0} | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20110501181419/http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid=%7BA158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0%7D | df =  | archive-date = 1 May 2011 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然后，这种氨基酰tRNA成为核糖体的底物，核糖体利用信使RNA中的序列信息将氨基酸连接到伸长的蛋白质链上&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lengyel P, Söll D | title = Mechanism of protein biosynthesis | journal = Bacteriological Reviews | volume = 33 | issue = 2 | pages = 264–301 | date = June 1969 | pmid = 4896351 | pmc = 378322 | doi = 10.1128/MMBR.33.2.264-301.1969 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Nucleotide synthesis and salvage===&lt;br /&gt;
核苷酸的合成和补救途径&lt;br /&gt;
{{further|Nucleotide salvage|Pyrimidine biosynthesis|Purine#Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：核苷酸补救途径，嘧啶的生物合成和嘌呤§代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and [[formic acid]] in pathways that require large amounts of metabolic energy. Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides. [[Purine]]s are synthesized as [[nucleoside]]s (bases attached to [[ribose]]). Both [[adenine]] and [[guanine]] are made from the precursor nucleoside [[inosine]] monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids [[glycine]], [[glutamine]], and [[aspartic acid]], as well as [[formate]] transferred from the [[coenzyme]] [[folic acid|tetrahydrofolate]]. [[Pyrimidine]]s, on the other hand, are synthesized from the base [[Pyrimidinecarboxylic acid|orotate]], which is formed from glutamine and aspartate.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and formic acid in pathways that require large amounts of metabolic energy. Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides. Purines are synthesized as nucleosides (bases attached to ribose). Both adenine and guanine are made from the precursor nucleoside inosine monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids glycine, glutamine, and aspartic acid, as well as formate transferred from the coenzyme tetrahydrofolate. Pyrimidines, on the other hand, are synthesized from the base orotate, which is formed from glutamine and aspartate.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸由氨基酸、二氧化碳和甲酸在需要大量代谢能量的途径中生成&amp;lt;ref name=Rudolph&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rudolph FB | title = The biochemistry and physiology of nucleotides | journal = The Journal of Nutrition | volume = 124 | issue = 1 Suppl | pages = 124S–127S | date = January 1994 | pmid = 8283301 | doi = 10.1093/jn/124.suppl_1.124S }} {{cite journal | vauthors = Zrenner R, Stitt M, Sonnewald U, Boldt R | title = Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants | journal = Annual Review of Plant Biology | volume = 57 | issue =  | pages = 805–36 | year = 2006 | pmid = 16669783 | doi = 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。因此，大多数生物体都有有效的系统来挽救预先形成的核苷酸&amp;lt;ref name=Rudolph/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Stasolla C, Katahira R, Thorpe TA, Ashihara H | title = Purine and pyrimidine nucleotide metabolism in higher plants | journal = Journal of Plant Physiology | volume = 160 | issue = 11 | pages = 1271–95 | date = November 2003 | pmid = 14658380 | doi = 10.1078/0176-1617-01169 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。嘌呤以核苷的形式合成(碱基附着在核糖上)。腺嘌呤和鸟嘌呤都是由一磷酸核苷肌苷前体合成的&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid 22531138&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies O, Mendes P, Smallbone K, Malys N | title = Characterisation of multiple substrate-specific (d)ITP/(d)XTPase and modelling of deaminated purine nucleotide metabolism | journal = BMB Reports | volume = 45 | issue = 4 | pages = 259–64 | date = April 2012 | pmid = 22531138 | doi = 10.5483/BMBRep.2012.45.4.259 | url = http://wrap.warwick.ac.uk/49510/1/WRAP_Malys_%5B45-4%5D1204261917_%28259-264%29BMB_11-169.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，而前体是由甘氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸的原子合成的，从辅酶四氢叶酸转移来的甲酸酯也是如此。另一方面，嘧啶是由磷酸基合成的，而磷酸基是由谷氨酰胺和天门冬氨酸形成的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith JL | title = Enzymes of nucleotide synthesis | journal = Current Opinion in Structural Biology | volume = 5 | issue = 6 | pages = 752–7 | date = December 1995 | pmid = 8749362 | doi = 10.1016/0959-440X(95)80007-7 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Xenobiotics and redox metabolism==&lt;br /&gt;
异种生物学和氧化还原代谢&lt;br /&gt;
{{further|Xenobiotic metabolism|Drug metabolism|Alcohol metabolism|Antioxidant}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：异生物质代谢，药物代谢，酒精代谢和抗氧化剂&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called [[xenobiotic]]s. Xenobiotics such as [[drug|synthetic drugs]], [[poison|natural poisons]] and [[antibiotic]]s are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include [[cytochrome P450|cytochrome P450 oxidases]], [[Glucuronosyltransferase|UDP-glucuronosyltransferases]], and [[glutathione S-transferase|glutathione ''S''-transferases]]. This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In [[ecology]], these reactions are particularly important in microbial [[biodegradation]] of pollutants and the [[bioremediation]] of contaminated land and oil spills. Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even [[persistent organic pollutant]]s such as [[organochloride]] compounds.&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called xenobiotics. Xenobiotics such as synthetic drugs, natural poisons and antibiotics are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include cytochrome P450 oxidases, UDP-glucuronosyltransferases, and glutathione S-transferases. This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In ecology, these reactions are particularly important in microbial biodegradation of pollutants and the bioremediation of contaminated land and oil spills. Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even persistent organic pollutants such as organochloride compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的生物都不断地接触到它们不能进食的化合物，如果它们在细胞中积累这些化合物就会被伤害，因为它们没有新陈代谢功能。这些具有潜在破坏性的化合物被称为异生物质&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Testa B, Krämer SD | title = The biochemistry of drug metabolism--an introduction: part 1. Principles and overview | journal = Chemistry &amp;amp; Biodiversity | volume = 3 | issue = 10 | pages = 1053–101 | date = October 2006 | pmid = 17193224 | doi = 10.1002/cbdv.200690111 | s2cid = 28872968 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。合成药物、天然毒物和抗生素等异生物质是通过一系列异生物质代谢酶来解毒的。在人体中，这些酶包括细胞色素 P450氧化酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Danielson PB | title = The cytochrome P450 superfamily: biochemistry, evolution and drug metabolism in humans | journal = Current Drug Metabolism | volume = 3 | issue = 6 | pages = 561–97 | date = December 2002 | pmid = 12369887 | doi = 10.2174/1389200023337054 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;、UDP-葡萄糖醛酸转移酶&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = King CD, Rios GR, Green MD, Tephly TR | title = UDP-glucuronosyltransferases | journal = Current Drug Metabolism | volume = 1 | issue = 2 | pages = 143–61 | date = September 2000 | pmid = 11465080 | doi = 10.2174/1389200003339171 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;和谷胱甘肽 s- 转移酶。这套酶系统的作用分为三个阶段&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sheehan D, Meade G, Foley VM, Dowd CA | title = Structure, function and evolution of glutathione transferases: implications for classification of non-mammalian members of an ancient enzyme superfamily | journal = The Biochemical Journal | volume = 360 | issue = Pt 1 | pages = 1–16 | date = November 2001 | pmid = 11695986 | pmc = 1222196 | doi = 10.1042/0264-6021:3600001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，首先氧化异生物质(第一阶段) ，然后将水溶性基团共轭到分子上(第二阶段)。经过降解的水溶性异生物质随后会从细胞中泵出，对多细胞生物来说，还会在排出之前进一步代谢(第三阶段)。在生态学中，这些反应在微生物对污染物的生物降解以及污染土地和溢油的生物修复中尤为重要&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Galvão TC, Mohn WW, de Lorenzo V | title = Exploring the microbial biodegradation and biotransformation gene pool | journal = Trends in Biotechnology | volume = 23 | issue = 10 | pages = 497–506 | date = October 2005 | pmid = 16125262 | doi = 10.1016/j.tibtech.2005.08.002 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些微生物反应中有许多是与多细胞生物相同的，但是由于微生物种类的惊人多样性，这些微生物能够处理比多细胞生物更广泛的异生物质，甚至能够降解有机氯化合物等持久性有机污染物&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Janssen DB, Dinkla IJ, Poelarends GJ, Terpstra P | title = Bacterial degradation of xenobiotic compounds: evolution and distribution of novel enzyme activities | journal = Environmental Microbiology | volume = 7 | issue = 12 | pages = 1868–82 | date = December 2005 | pmid = 16309386 | doi = 10.1111/j.1462-2920.2005.00966.x | url = https://pure.rug.nl/ws/files/3623678/2005EnvironMicrobiolJanssen.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for [[aerobic organism]]s is [[oxidative stress]]. Here, processes including [[oxidative phosphorylation]] and the formation of [[disulfide bond]]s during [[protein folding]] produce [[reactive oxygen species]] such as [[hydrogen peroxide]]. These damaging oxidants are removed by [[antioxidant]] metabolites such as [[glutathione]] and enzymes such as [[catalase]]s and [[peroxidase]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for aerobic organisms is oxidative stress. Here, processes including oxidative phosphorylation and the formation of disulfide bonds during protein folding produce reactive oxygen species such as hydrogen peroxide. These damaging oxidants are removed by antioxidant metabolites such as glutathione and enzymes such as catalases and peroxidases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于好氧生物来说，一个相关的问题是氧化应激&amp;lt;ref name=Davies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies KJ | title = Oxidative stress: the paradox of aerobic life | journal = Biochemical Society Symposium | volume = 61 | issue =  | pages = 1–31 | year = 1995 | pmid = 8660387 | doi = 10.1042/bss0610001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这个过程包括氧化磷酸化和蛋白质折叠时二硫键的形成，它产生了活性氧类（如过氧化氢）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tu BP, Weissman JS | title = Oxidative protein folding in eukaryotes: mechanisms and consequences | journal = The Journal of Cell Biology | volume = 164 | issue = 3 | pages = 341–6 | date = February 2004 | pmid = 14757749 | pmc = 2172237 | doi = 10.1083/jcb.200311055 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些破坏性的氧化剂被抗氧化代谢物（如谷胱甘肽和酶）和酶（如过氧化氢酶和过氧化物酶）去除&amp;lt;ref name=Sies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sies H | title = Oxidative stress: oxidants and antioxidants | journal = Experimental Physiology | volume = 82 | issue = 2 | pages = 291–5 | date = March 1997 | pmid = 9129943 | doi = 10.1113/expphysiol.1997.sp004024 | s2cid = 20240552 | url = http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | access-date = 9 March 2007 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20090325001126/http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | archive-date = 25 March 2009 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Vertuani&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vertuani S, Angusti A, Manfredini S | title = The antioxidants and pro-antioxidants network: an overview | journal = Current Pharmaceutical Design | volume = 10 | issue = 14 | pages = 1677–94 | year = 2004 | pmid = 15134565 | doi = 10.2174/1381612043384655 | s2cid = 43713549 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Thermodynamics of living organisms==&lt;br /&gt;
生命有机体的热力学&lt;br /&gt;
{{further|Biological thermodynamics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物热力学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the [[laws of thermodynamics]], which describe the transfer of heat and [[work (thermodynamics)|work]]. The [[second law of thermodynamics]] states that in any [[closed system]], the amount of [[entropy]] (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are [[open system (systems theory)|open systems]] that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in [[Thermodynamic equilibrium|equilibrium]], but instead are [[dissipative system]]s that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments. The metabolism of a cell achieves this by coupling the [[spontaneous process]]es of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In [[non-equilibrium thermodynamics|thermodynamic]] terms, metabolism maintains order by creating disorder.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the laws of thermodynamics, which describe the transfer of heat and work. The second law of thermodynamics states that in any closed system, the amount of entropy (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are open systems that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in equilibrium, but instead are dissipative systems that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments. The metabolism of a cell achieves this by coupling the spontaneous processes of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In thermodynamic terms, metabolism maintains order by creating disorder.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生命有机体一定会遵守热力学定律，该定律描述了热量和功的传递。热力学第二定律指出，在任何封闭系统中，熵的总量（混乱度）不会减少。尽管生物体惊人的复杂性似乎与这一定律相矛盾，但生命是可能的，因为它们是与环境交换物质和能量的开放系统。也就是说，生命系统并不处于平衡状态，而是耗散系统，它通过大量增加环境熵来维持其高度复杂的状态&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = von Stockar U, Liu J | title = Does microbial life always feed on negative entropy? Thermodynamic analysis of microbial growth | journal = Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics | volume = 1412 | issue = 3 | pages = 191–211 | date = August 1999 | pmid = 10482783 | doi = 10.1016/S0005-2728(99)00065-1 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。细胞的新陈代谢通过将分解代谢的自发过程和合成代谢的非自发过程进行耦合来实现这一点。从热力学的角度来看，新陈代谢通过制造混乱来维持秩序&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Demirel Y, Sandler SI | title = Thermodynamics and bioenergetics | journal = Biophysical Chemistry | volume = 97 | issue = 2–3 | pages = 87–111 | date = June 2002 | pmid = 12050002 | doi = 10.1016/S0301-4622(02)00069-8 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1006&amp;amp;context=chemengthermalmech }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Regulation and control==&lt;br /&gt;
调控&lt;br /&gt;
{{further|Metabolic pathway|Metabolic control analysis|Hormone|Regulatory enzymes|Cell signaling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：代谢途径，代谢控制分析，激素，调节酶和细胞信号转导&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely [[Control theory|regulated]] to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called [[homeostasis]]. Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments. Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the ''regulation'' of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the ''control'' exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the [[flux]] through the pathway). For example, an enzyme may show large changes in activity (''i.e.'' it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely regulated to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called homeostasis. Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments. Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the regulation of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the control exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the flux through the pathway). For example, an enzyme may show large changes in activity (i.e. it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
由于大多数生物体的环境是不断变化的，因此它们必须对新陈代谢的反应进行精细的调节，以维持细胞内一系列恒定的条件，这种条件称为稳态&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Albert R | title = Scale-free networks in cell biology | journal = Journal of Cell Science | volume = 118 | issue = Pt 21 | pages = 4947–57 | date = November 2005 | pmid = 16254242 | doi = 10.1242/jcs.02714 | arxiv = q-bio/0510054 | s2cid = 3001195 | bibcode = 2005q.bio....10054A }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brand MD | title = Regulation analysis of energy metabolism | journal = The Journal of Experimental Biology | volume = 200 | issue = Pt 2 | pages = 193–202 | date = January 1997 | pmid = 9050227 | url = http://jeb.biologists.org/cgi/reprint/200/2/193 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。代谢调节也使生物体能够对信号作出反应，并与环境积极互动。有两个密切相关的概念对于理解“代谢途径是如何被控制的”十分重要&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Soyer OS, Salathé M, Bonhoeffer S | title = Signal transduction networks: topology, response and biochemical processes | journal = Journal of Theoretical Biology | volume = 238 | issue = 2 | pages = 416–25 | date = January 2006 | pmid = 16045939 | doi = 10.1016/j.jtbi.2005.05.030 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。首先，途径中酶的调节是指其活性如何响应信号从而增加和减少。其次，这种酶所施加的控制是指它的活性变化对通路的总体速率（通过通路的通量）的影响&amp;lt;ref name=Salter&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Salter M, Knowles RG, Pogson CI | title = Metabolic control | journal = Essays in Biochemistry | volume = 28 | issue =  | pages = 1–12 | year = 1994 | pmid = 7925313 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。例如，一种酶可能表现出很大的活性变化(即它是高度受控的)，但如果这些变化对某一代谢途径的通量影响不大，那么这种酶就不参与该途径的控制&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Westerhoff HV, Groen AK, Wanders RJ | title = Modern theories of metabolic control and their applications (review) | journal = Bioscience Reports | volume = 4 | issue = 1 | pages = 1–22 | date = January 1984 | pmid = 6365197 | doi = 10.1007/BF01120819 | s2cid = 27791605 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Insulin glucose metabolism ZP.svg|thumb|right|upright=1.35|'''Effect of insulin on glucose uptake and metabolism.''' Insulin binds to its receptor (1), which in turn starts many protein activation cascades (2). These include: translocation of Glut-4 transporter to the [[plasma membrane]] and influx of glucose (3), [[glycogen]] synthesis (4), [[glycolysis]] (5) and [[fatty acid]] synthesis (6).]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Effect of insulin on glucose uptake and metabolism. Insulin binds to its receptor (1), which in turn starts many protein activation cascades (2). These include: translocation of Glut-4 transporter to the [[plasma membrane and influx of glucose (3), glycogen synthesis (4), glycolysis (5) and fatty acid synthesis (6).]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
胰岛素对葡萄糖摄取和代谢的影响。胰岛素与其受体（1）结合，继而启动许多蛋白质激活级联反应（2）。其中包括：Glut-4转运蛋白向质膜的转运和葡萄糖的流入（3），糖原合成（4），糖酵解（5）和脂肪酸合成（6）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the [[flux]] through the pathway to compensate. This type of regulation often involves [[allosteric regulation]] of the activities of multiple enzymes in the pathway. Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as [[hormone]]s and [[growth factor]]s and are detected by specific [[receptor (biochemistry)|receptors]] on the cell surface. These signals are then transmitted inside the cell by [[second messenger system]]s that often involved the [[phosphorylation]] of proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the flux through the pathway to compensate. Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as hormones and growth factors and are detected by specific receptors on the cell surface. These signals are then transmitted inside the cell by second messenger systems that often involved the phosphorylation of proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢调节有多个层次。在内在调节中，代谢途径自我调节，以应对底物或产物数量的变化；例如，产物数量的减少可以增加通过该途径的通量以进行补偿&amp;lt;ref name=Salter/&amp;gt;。外在控制是指多细胞生物体中的一个细胞根据来自其他细胞的信号改变其代谢&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fell DA, Thomas S | title = Physiological control of metabolic flux: the requirement for multisite modulation | journal = The Biochemical Journal | volume = 311 ( Pt 1) | issue = Pt 1 | pages = 35–9 | date = October 1995 | pmid = 7575476 | pmc = 1136115 | doi = 10.1042/bj3110035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些信号通常以水溶性信使的形式出现（如激素和生长因子）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hendrickson WA | title = Transduction of biochemical signals across cell membranes | journal = Quarterly Reviews of Biophysics | volume = 38 | issue = 4 | pages = 321–30 | date = November 2005 | pmid = 16600054 | doi = 10.1017/S0033583506004136 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，并被细胞表面的特定受体检测到。然后，这些信号通过第二信使系统在细胞内传递，该系统通常涉及蛋白质的磷酸化&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cohen P | title = The regulation of protein function by multisite phosphorylation--a 25 year update | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 25 | issue = 12 | pages = 596–601 | date = December 2000 | pmid = 11116185 | doi = 10.1016/S0968-0004(00)01712-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone [[insulin]]. Insulin is produced in response to rises in [[blood sugar|blood glucose levels]]. Binding of the hormone to [[insulin receptor]]s on cells then activates a cascade of [[protein kinase]]s that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and [[glycogen]]. The metabolism of glycogen is controlled by activity of [[phosphorylase]], the enzyme that breaks down glycogen, and [[glycogen synthase]], the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating [[phosphatase|protein phosphatases]] and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone insulin. Insulin is produced in response to rises in blood glucose levels. Binding of the hormone to insulin receptors on cells then activates a cascade of protein kinases that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and glycogen. The metabolism of glycogen is controlled by activity of phosphorylase, the enzyme that breaks down glycogen, and glycogen synthase, the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating protein phosphatases and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一个非常好理解的外在控制的例子是激素胰岛素对葡萄糖代谢的调节&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lienhard GE, Slot JW, James DE, Mueckler MM | title = How cells absorb glucose | journal = Scientific American | volume = 266 | issue = 1 | pages = 86–91 | date = January 1992 | pmid = 1734513 | doi = 10.1038/scientificamerican0192-86 | bibcode = 1992SciAm.266a..86L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。胰岛素是在血糖升高时产生的。胰岛素与细胞上的胰岛素受体结合，然后激活一连串的蛋白激酶，使细胞吸收葡萄糖，并将其转化为储存分子（如脂肪酸和糖原）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Roach PJ | title = Glycogen and its metabolism | journal = Current Molecular Medicine | volume = 2 | issue = 2 | pages = 101–20 | date = March 2002 | pmid = 11949930 | doi = 10.2174/1566524024605761 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。糖原的新陈代谢受到分解糖原的磷酸化酶和制造糖原的糖原合成酶的活性控制。这些酶的调节方式是相互的，磷酸化作用抑制糖原合成酶，但激活磷酸化酶。胰岛素通过激活蛋白磷酸酶使这些酶的磷酸化程度降低，从而触发糖原合成&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Newgard CB, Brady MJ, O'Doherty RM, Saltiel AR | title = Organizing glucose disposal: emerging roles of the glycogen targeting subunits of protein phosphatase-1 | journal = Diabetes | volume = 49 | issue = 12 | pages = 1967–77 | date = December 2000 | pmid = 11117996 | doi = 10.2337/diabetes.49.12.1967 | url = http://diabetes.diabetesjournals.org/cgi/reprint/49/12/1967.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Evolution==&lt;br /&gt;
演化&lt;br /&gt;
{{further|Molecular evolution|Phylogenetics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：分子进化与系统发育&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Tree of life int.svg|thumb|right|upright=1.8|[[Phylogenetic tree|Evolutionary tree]] showing the common ancestry of organisms from all three [[Domain (biology)|domains]] of life. [[Bacteria]] are colored blue, [[eukaryote]]s red, and [[archaea]] green. Relative positions of some of the [[phylum|phyla]] included are shown around the tree.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Evolutionary tree showing the common ancestry of organisms from all three domains of life. Bacteria are colored blue, eukaryotes red, and archaea green. Relative positions of some of the phyla included are shown around the tree.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
演化树显示了来自全部三个生命领域的生物体的共同祖先。细菌呈蓝色，真核生物呈红色，古菌呈绿色。树木周围显示了一些门的相对位置。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all [[Three-domain system|three domains]] of living things and were present in the [[last universal common ancestor]]. This universal ancestral cell was [[prokaryote|prokaryotic]] and probably a [[methanogen]] that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism. The retention of these ancient pathways during later [[evolution]] may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps. The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of [[purine]] nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient [[RNA world hypothesis|RNA world]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all three domains of living things and were present in the last universal common ancestor.This universal ancestral cell was prokaryotic and probably a methanogen that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism.The retention of these ancient pathways during later evolution may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps.The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of purine nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient RNA world.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
上述代谢的主要途径，如糖酵解和柠檬酸循环，存在于生物的全部三个领域中，并存在于最后的普遍共同祖先中。这种普遍的祖先细胞是原核生物&amp;lt;ref name=SmithE/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Romano AH, Conway T | title = Evolution of carbohydrate metabolic pathways | journal = Research in Microbiology | volume = 147 | issue = 6–7 | pages = 448–55 | year = 1996 | pmid = 9084754 | doi = 10.1016/0923-2508(96)83998-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，也许是一种具有广泛的氨基酸、核苷酸、碳水化合物和脂质代谢的产烷菌&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |author=Koch A |title=How did bacteria come to be? |journal=Adv Microb Physiol |volume=40 |pages=353–99 |year=1998 |pmid=9889982 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60135-6 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027740-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ouzounis C, Kyrpides N | title = The emergence of major cellular processes in evolution | journal = FEBS Letters | volume = 390 | issue = 2 | pages = 119–23 | date = July 1996 | pmid = 8706840 | doi = 10.1016/0014-5793(96)00631-X | s2cid = 39128865 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在后来的进化过程中，这些古老的途径之所以得以保留，可能是因为这些反应为它们特定的代谢问题提供了最佳解决方案，这些途径（如糖酵解和三羧酸循环）以最少的步骤高效地产生它们的最终产物。最初的基于酶的代谢途径可能是嘌呤核苷酸代谢的一部分&amp;lt;ref name=Ebenhoh/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante/&amp;gt;，而之前的代谢途径是远古RNA界的一部分&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Caetano-Anollés G, Kim HS, Mittenthal JE | title = The origin of modern metabolic networks inferred from phylogenomic analysis of protein architecture | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 22 | pages = 9358–63 | date = May 2007 | pmid = 17517598 | pmc = 1890499 | doi = 10.1073/pnas.0701214104 | bibcode = 2007PNAS..104.9358C }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway. The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway. An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the [[MANET database]]). These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic. A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway. The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway. An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the MANET database) These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic. A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人们提出了许多模型来描述新代谢途径的演变机制。其中包括将新的酶顺序添加到一个短的祖传途径，整个途径的复制和分化，吸纳原有的酶或者把这些机制组装成新的反应途径。这些机制的相对重要性尚不清楚&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schmidt S, Sunyaev S, Bork P, Dandekar T | title = Metabolites: a helping hand for pathway evolution? | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 28 | issue = 6 | pages = 336–41 | date = June 2003 | pmid = 12826406 | doi = 10.1016/S0968-0004(03)00114-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，但基因组研究表明，一条途径中的酶很可能有共同的祖先，这意味着许多途径是逐步进化而来的，途径中预先存在的步骤创造出了新的功能。另一种模型来自于追踪代谢网络中蛋白质结构演化的研究&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Light S, Kraulis P | title = Network analysis of metabolic enzyme evolution in Escherichia coli | journal = BMC Bioinformatics | volume = 5 | pages = 15 | date = February 2004 | pmid = 15113413 | pmc = 394313 | doi = 10.1186/1471-2105-5-15 }} {{cite journal | vauthors = Alves R, Chaleil RA, Sternberg MJ | title = Evolution of enzymes in metabolism: a network perspective | journal = Journal of Molecular Biology | volume = 320 | issue = 4 | pages = 751–70 | date = July 2002 | pmid = 12095253 | doi = 10.1016/S0022-2836(02)00546-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，它指出酶被普遍利用，生物体借用酶在不同的代谢途径中执行相似的功能(在 MANET 数据库中显而易见)&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kim HS, Mittenthal JE, Caetano-Anollés G | title = MANET: tracing evolution of protein architecture in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 351 | date = July 2006 | pmid = 16854231 | pmc = 1559654 | doi = 10.1186/1471-2105-7-351 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些征用过程导致了进化酶的嵌合&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Teichmann SA, Rison SC, Thornton JM, Riley M, Gough J, Chothia C | title = Small-molecule metabolism: an enzyme mosaic | journal = Trends in Biotechnology | volume = 19 | issue = 12 | pages = 482–6 | date = December 2001 | pmid = 11711174 | doi = 10.1016/S0167-7799(01)01813-3 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。第三种可能性是，新陈代谢的某些部分可能作为“模块”存在，可以在不同的途径中重复使用，并对不同的分子执行类似的功能&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Spirin V, Gelfand MS, Mironov AA, Mirny LA | title = A metabolic network in the evolutionary context: multiscale structure and modularity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 103 | issue = 23 | pages = 8774–9 | date = June 2006 | pmid = 16731630 | pmc = 1482654 | doi = 10.1073/pnas.0510258103 | bibcode = 2006PNAS..103.8774S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some [[parasite]]s metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the [[host (biology)|host]]. Similar reduced metabolic capabilities are seen in [[endosymbiont|endosymbiotic]] organisms.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some parasites metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the host. Similar reduced metabolic capabilities are seen in endosymbiotic organisms.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
除了新的代谢途径的进化，演化也会导致代谢功能的丧失。例如，在某些寄生物中，一些并非生存必需的代谢过程丢失了，而预先形成的氨基酸、核苷酸和碳水化合物可能会从寄主那里被清除&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lawrence JG | title = Common themes in the genome strategies of pathogens | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 584–8 | date = December 2005 | pmid = 16188434 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.007 }} {{cite journal | vauthors = Wernegreen JJ | title = For better or worse: genomic consequences of intracellular mutualism and parasitism | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 572–83 | date = December 2005 | pmid = 16230003 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.013 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。在内共生生物体中也可以看到类似的代谢能力下降&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pál C, Papp B, Lercher MJ, Csermely P, Oliver SG, Hurst LD | title = Chance and necessity in the evolution of minimal metabolic networks | journal = Nature | volume = 440 | issue = 7084 | pages = 667–70 | date = March 2006 | pmid = 16572170 | doi = 10.1038/nature04568 | s2cid = 4424895 | bibcode = 2006Natur.440..667P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Investigation and manipulation==&lt;br /&gt;
调查和操纵&lt;br /&gt;
{{further|Protein methods|Proteomics|Metabolomics|Metabolic network modelling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质方法，蛋白质组学，代谢组学和代谢网络建模&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:A thaliana metabolic network.png|thumb|upright=1.35|right|[[Metabolic network]] of the ''[[Arabidopsis thaliana]]'' [[citric acid cycle]]. [[Enzyme]]s and [[metabolite]]s are shown as red squares and the interactions between them as black lines.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Metabolic network of the Arabidopsis thaliana citric acid cycle. Enzymes and metabolites are shown as red squares and the interactions between them as black lines.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[拟南芥三羧酸循环的代谢网络。酶和代谢物显示为红色方块，它们之间的相互作用显示为黑线。]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a [[reductionism|reductionist]] approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of [[radioactive tracer]]s at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products. The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be [[protein purification|purified]] and their [[enzyme kinetics|kinetics]] and responses to [[enzyme inhibitor|inhibitors]] investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the [[metabolome]]. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways, but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a reductionist approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of radioactive tracers at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products. The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be purified and their kinetics and responses to inhibitors investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the metabolome. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways,  but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
传统上，新陈代谢的研究采用还原法，侧重于单一的新陈代谢途径。特别有价值的是在整个有机体、组织和细胞水平上使用放射性示踪剂，通过追踪携带放射性标记的中间物和产品来获知从前体到最终产品的路径&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rennie MJ | title = An introduction to the use of tracers in nutrition and metabolism | journal = The Proceedings of the Nutrition Society | volume = 58 | issue = 4 | pages = 935–44 | date = November 1999 | pmid = 10817161 | doi = 10.1017/S002966519900124X | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然后可以纯化催化这些化学反应的酶，并研究其动力学和对抑制剂的反应。一个并行的方法是识别细胞或组织中的小分子；这些分子的完整集合被称为代谢组。总的来说，这些研究可以很好地了解简单代谢途径的结构和功能，但当应用于更复杂的系统（如一个完整细胞的代谢时），这些研究是不够的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Phair RD | title = Development of kinetic models in the nonlinear world of molecular cell biology | journal = Metabolism | volume = 46 | issue = 12 | pages = 1489–95 | date = December 1997 | pmid = 9439549 | doi = 10.1016/S0026-0495(97)90154-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the [[metabolic network]]s in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes. However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more [[Holism|holistic]] mathematical models that may explain and predict their behavior. These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on [[gene expression]] from [[proteomics|proteomic]] and [[DNA microarray]] studies. Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research. These models are now used in [[Network theory|network analysis]], to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the metabolic networks in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes. However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more holistic mathematical models that may explain and predict their behavior. These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on gene expression from proteomic and DNA microarray studies. Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research. These models are now used in network analysis, to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细胞中包含数千种不同酶的代谢网络，这种复杂性概念可以在右图中看到，右图显示了43种蛋白质和40种代谢物之间的相互作用: 基因组序列提供了包含26.500个基因的列表&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sterck L, Rombauts S, Vandepoele K, Rouzé P, Van de Peer Y | title = How many genes are there in plants (... and why are they there)? | journal = Current Opinion in Plant Biology | volume = 10 | issue = 2 | pages = 199–203 | date = April 2007 | pmid = 17289424 | doi = 10.1016/j.pbi.2007.01.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。然而，现在能够利用这些基因组数据来重建完整的生化反应网络，并产生更全面的数学模型来解释和预测它们的行为。这些模型在用于整合通过经典方法获得的途径和代谢物数据以及蛋白质组学和DNA微阵列研究的基因表达数据时特别强大&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Borodina I, Nielsen J | title = From genomes to in silico cells via metabolic networks | journal = Current Opinion in Biotechnology | volume = 16 | issue = 3 | pages = 350–5 | date = June 2005 | pmid = 15961036 | doi = 10.1016/j.copbio.2005.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。利用这些技术&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gianchandani EP, Brautigan DL, Papin JA | title = Systems analyses characterize integrated functions of biochemical networks | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 31 | issue = 5 | pages = 284–91 | date = May 2006 | pmid = 16616498 | doi = 10.1016/j.tibs.2006.03.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，目前已经产生了一个人类代谢的模型，这将指导未来的药物发现和生化研究。这些模型现在被用于网络分析&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Duarte NC, Becker SA, Jamshidi N, Thiele I, Mo ML, Vo TD, Srivas R, Palsson BØ | display-authors = 6 | title = Global reconstruction of the human metabolic network based on genomic and bibliomic data | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 6 | pages = 1777–82 | date = February 2007 | pmid = 17267599 | pmc = 1794290 | doi = 10.1073/pnas.0610772104 | bibcode = 2007PNAS..104.1777D }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，将人类疾病划分为具有共同蛋白质或代谢物的群体&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Goh KI, Cusick ME, Valle D, Childs B, Vidal M, Barabási AL | title = The human disease network | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 21 | pages = 8685–90 | date = May 2007 | pmid = 17502601 | pmc = 1885563 | doi = 10.1073/pnas.0701361104 | bibcode = 2007PNAS..104.8685G }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lee DS, Park J, Kay KA, Christakis NA, Oltvai ZN, Barabási AL | title = The implications of human metabolic network topology for disease comorbidity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 105 | issue = 29 | pages = 9880–5 | date = July 2008 | pmid = 18599447 | pmc = 2481357 | doi = 10.1073/pnas.0802208105 | url = http://www.pnas.org/lookup/pmid?view=long&amp;amp;pmid=18599447 | bibcode = 2008PNAS..105.9880L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of [[Bow tie (biology)|bow-tie]] organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of bow-tie organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细菌代谢网络是蝴蝶结结构&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid15331224&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Csete M, Doyle J | title = Bow ties, metabolism and disease | journal = Trends in Biotechnology | volume = 22 | issue = 9 | pages = 446–50 | date = September 2004 | pmid = 15331224 | pmc =  | doi = 10.1016/j.tibtech.2004.07.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID12874056&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ma HW, Zeng AP | title = The connectivity structure, giant strong component and centrality of metabolic networks | journal = Bioinformatics | volume = 19 | issue = 11 | pages = 1423–30 | date = July 2003 | pmid = 12874056 | doi = 10.1093/bioinformatics/btg177 | citeseerx = 10.1.1.605.8964 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID16916470&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Zhao J, Yu H, Luo JH, Cao ZW, Li YX | title = Hierarchical modularity of nested bow-ties in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 386 | date = August 2006 | pmid = 16916470 | pmc = 1560398 | doi = 10.1186/1471-2105-7-386 | arxiv = q-bio/0605003 | bibcode = 2006q.bio.....5003Z }}&amp;lt;/ref&amp;gt;的一个突出例子，这种架构能够输入多种营养物质，并利用相对较少的中间通货生产出大量产品和复杂的大分子。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is [[metabolic engineering]]. Here, organisms such as [[yeast]], plants or [[bacteria]] are genetically modified to make them more useful in [[biotechnology]] and aid the production of [[drug]]s such as [[antibiotic]]s or industrial chemicals such as [[1,3-Propanediol|1,3-propanediol]] and [[shikimic acid]]. These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is metabolic engineering. Here, organisms such as yeast, plants or bacteria are genetically modified to make them more useful in biotechnology and aid the production of drugs such as antibiotics or industrial chemicals such as 1,3-propanediol and shikimic acid. These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这些信息的一个主要技术应用是代谢工程学。在应用中，酵母、植物或细菌等生物体都可经过基因改造，使它们在生物技术方面更有用处，同时有助于生产抗生素等药物或工业化学品（如1,3- 丙二醇和莽草酸）&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Thykaer J, Nielsen J | title = Metabolic engineering of beta-lactam production | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 1 | pages = 56–69 | date = January 2003 | pmid = 12749845 | doi = 10.1016/S1096-7176(03)00003-X }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = González-Pajuelo M, Meynial-Salles I, Mendes F, Andrade JC, Vasconcelos I, Soucaille P | title = Metabolic engineering of Clostridium acetobutylicum for the industrial production of 1,3-propanediol from glycerol | journal = Metabolic Engineering | volume = 7 | issue = 5–6 | pages = 329–36 | year = 2005 | pmid = 16095939 | doi = 10.1016/j.ymben.2005.06.001 | hdl-access = free | hdl = 10400.14/3388 }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krämer M, Bongaerts J, Bovenberg R, Kremer S, Müller U, Orf S, Wubbolts M, Raeven L | display-authors = 6 | title = Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 4 | pages = 277–83 | date = October 2003 | pmid = 14642355 | doi = 10.1016/j.ymben.2003.09.001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。这些基因改造通常旨在减少生产产品所使用的能源，提高产量和减少废物的产生&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Koffas M, Roberge C, Lee K, Stephanopoulos G | title = Metabolic engineering | journal = Annual Review of Biomedical Engineering | volume = 1 | issue =  | pages = 535–57 | year = 1999 | pmid = 11701499 | doi = 10.1146/annurev.bioeng.1.1.535 | s2cid = 11814282 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==History==&lt;br /&gt;
历史&lt;br /&gt;
{{further|History of biochemistry|History of molecular biology}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物化学的历史和分子生物学的历史&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term ''metabolism'' is derived from [[French language|French]] &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or [[Ancient Greek]] μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term metabolism is derived from French &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or Ancient Greek μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢这一术语源于法语“ métabolisme”或古希腊语 μταβoλλ -“Metabole”意为某种改变，它源自意为“去改变”的“ Metaballein”&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web|title=metabolism {{!}} Origin and meaning of metabolism by Online Etymology Dictionary|url=https://www.etymonline.com/word/metabolism|access-date=2020-07-23|website=www.etymonline.com|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Aristotle's metabolism.png|thumb|right|upright=1.4|[[Aristotle's biology|Aristotle's metabolism]] as an open flow model]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle's metabolism as an open flow model]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
亚里士多德Aristotle的新陈代谢是一个开放性的流动模型。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Greek philosophy===&lt;br /&gt;
希腊哲学&lt;br /&gt;
[[Aristotle]]'s ''[[The Parts of Animals]]'' sets out enough details of [[Aristotle's biology|his views on metabolism]] for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the [[classical element]] of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle's The Parts of Animals sets out enough details of his views on metabolism for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the classical element of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle的《动物的各部分》详细阐述了他关于新陈代谢的观点，以便建立一个开放性的流动模型。他认为，在这个过程的每个阶段，来自食物的物质都会发生转化，释放出的热量成为火的典型元素，残余物质以尿液、胆汁或粪便的形式排出体外&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author=Leroi, Armand Marie|url=https://archive.org/stream/lagoonhowaristot0000lero?ref=ol#page/402/mode/2up|title=The Lagoon: How Aristotle Invented Science|date=2014|publisher=Bloomsbury|isbn=978-1-4088-3622-4|location=|pages=400–401|authorlink=Armand Marie Leroi}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Islamic medicine===&lt;br /&gt;
伊斯兰医学&lt;br /&gt;
[[Ibn al-Nafis]] described metabolism in his 1260 AD work titled [[Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah]] (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ibn al-Nafis described metabolism in his 1260 AD work titled Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
伊本·纳菲斯 Ibn al-Nafis 在其公元1260年的著作《 Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah 》(《卡米尔关于先知传记的论述》)中描述了新陈代谢，其中包括以下短语: ”身体及其部分处于持续的溶解和营养状态，因此它们不可避免地要经历永久性的变化&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite conference | vauthors = Al-Roubi AS | date = 1982 | title = Ibn Al-Nafis as a philosopher | conference = Symposium on Ibn al-Nafis, Second International Conference on Islamic Medicine | publisher = Islamic Medical Organization | location = Kuwait }} (cf. Ibn al-Nafis As a Philosopher, Encyclopedia of Islamic World [1])&amp;lt;/ref&amp;gt;。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Application of the scientific method===&lt;br /&gt;
科学方法的应用&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled [[experiment]]s in human metabolism were published by [[Santorio Santorio]] in 1614 in his book ''Ars de statica medicina''. He described how he weighed himself before and after eating, [[sleeping|sleep]], working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;[[insensible perspiration]]&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled experiments in human metabolism were published by Santorio Santorio in 1614 in his book Ars de statica medicina. He described how he weighed himself before and after eating, sleep, working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;insensible perspiration&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的科学研究历史跨越了几个世纪，从早期研究中对动物整体的研究，到现代生物化学中对单个代谢反应的研究。 人类新陈代谢的第一个对照实验是由圣托里奥·桑托里奥 Santorio Santorio于1614年在他的著作《静态医学》中发表的&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Eknoyan G | title = Santorio Sanctorius (1561-1636) - founding father of metabolic balance studies | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 226–33 | year = 1999 | pmid = 10213823 | doi = 10.1159/000013455 | s2cid = 32900603 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;。他描述了自己在进食、睡觉、工作、性交、禁食、饮水和排泄前后的体重。他发现他摄入的大部分食物都是通过他所谓的“无知觉的汗液”流失的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:SantoriosMeal.jpg|thumb|right|upright=0.7|[[Santorio Santorio]] in his steelyard balance, from ''Ars de statica medicina'', first published 1614]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Santorio Santorio in his steelyard balance, from Ars de statica medicina, first published 1614]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[ Santorio Santorio 在他的杆秤上，来自静态医学，1614年首次发表&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a [[vitalism|vital force]] was thought to animate living tissue. In the 19th century, when studying the [[fermentation (food)|fermentation]] of sugar to [[ethanol|alcohol]] by [[yeast]], [[Louis Pasteur]] concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot; This discovery, along with the publication by [[Friedrich Woehler|Friedrich Wöhler]] in 1828 of a paper on the chemical synthesis of [[urea]], and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a vital force was thought to animate living tissue. In the 19th century, when studying the fermentation of sugar to alcohol by yeast, Louis Pasteur concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot; This discovery, along with the publication by Friedrich Wöhler in 1828 of a paper on the chemical synthesis of urea, and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在早期的研究中，这些新陈代谢过程的机制还没有确定，人们认为一种生命力量是生命组织的活力&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|url=https://archive.org/details/historyofscience04willuoft/page/n7/mode/2up|title=Modern Development of the Chemical and Biological Sciences|vauthors=Williams HA|date=1904|publisher=Harper and Brothers|isbn=|series=A History of Science: in Five Volumes|volume=IV|location=New York|pages=184–185|access-date=26 March 2007}}&amp;lt;/ref&amp;gt;。19世纪，路易-巴斯德Louis Pasteur 在研究酵母菌将糖发酵成酒精时，得出结论：发酵是由酵母细胞内的物质催化的，他称之为 &amp;quot;发酵物&amp;quot;。他写道：&amp;quot;酒精发酵是与酵母细胞的生命和组织有关的行为，而与细胞的死亡或腐烂无关&amp;quot;。这一发现&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Manchester KL | title = Louis Pasteur (1822-1895)--chance and the prepared mind | journal = Trends in Biotechnology | volume = 13 | issue = 12 | pages = 511–5 | date = December 1995 | pmid = 8595136 | doi = 10.1016/S0167-7799(00)89014-9 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;连同1828年弗里德里希-沃勒Friedrich Wöhler 发表的一篇关于尿素化学合成的论文&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kinne-Saffran E, Kinne RK | title = Vitalism and synthesis of urea. From Friedrich Wöhler to Hans A. Krebs | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 290–4 | year = 1999 | pmid = 10213830 | doi = 10.1159/000013463 | s2cid = 71727190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，因为是第一个完全由无机前体制备的有机化合物而引人注目。这证明了在细胞中发现的有机化合物和化学反应与化学的任何其他部分在原理上没有什么不同。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of [[enzyme]]s at the beginning of the 20th century by [[Eduard Buchner]] that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of [[biochemistry]]. The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was [[Hans Adolf Krebs|Hans Krebs]] who made huge contributions to the study of metabolism. He discovered the urea cycle and later, working with [[Hans Kornberg]], the citric acid cycle and the glyoxylate cycle. Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as [[chromatography]], [[X-ray diffraction]], [[NMR spectroscopy]], [[radioisotopic labelling]], [[electron microscope|electron microscopy]] and [[molecular dynamics]] simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of enzymes at the beginning of the 20th century by Eduard Buchner that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of biochemistry. The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was Hans Krebs who made huge contributions to the study of metabolism. He discovered the urea cycle and later, working with Hans Kornberg, the citric acid cycle and the glyoxylate cycle. Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as chromatography, X-ray diffraction, NMR spectroscopy, radioisotopic labelling, electron microscopy and molecular dynamics simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
爱德华·布赫纳（Eduard Buchner）在20世纪初发现了酶，从而将新陈代谢的化学反应研究与细胞的生物学研究分离开来，这标志着生物化学的开始&amp;lt;ref&amp;gt;Eduard Buchner's 1907 [http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1907/buchner-lecture.html Nobel lecture] at http://nobelprize.org Accessed 20 March 2007&amp;lt;/ref&amp;gt;。整个20世纪早期，生物化学知识的总量迅速增长。汉斯·克雷布斯（Hans Krebs）是这些现代生物化学家中最多产的一位，他对新陈代谢的研究做出了巨大的贡献。他发现了尿素循环&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg H | title = Krebs and his trinity of cycles | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 1 | issue = 3 | pages = 225–8 | date = December 2000 | pmid = 11252898 | doi = 10.1038/35043073 | s2cid = 28092593 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;，后来又与 汉斯·科恩伯格（Hans Kornberg）合作，发现了三羧酸循环和乙醛酸循环。色谱、x射线衍射、核磁共振光谱、放射性同位素标记、电子显微镜和分子动力学模拟等新技术的发展极大地助力了现代生化研究&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |vauthors=Krebs HA, Henseleit K |title=Untersuchungen über die Harnstoffbildung im tierkorper |journal=Z. Physiol. Chem. |volume=210 |issue=1–2 |pages=33–66 |year=1932 |doi=10.1515/bchm2.1932.210.1-2.33}}&amp;lt;br/&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krebs HA, Johnson WA | title = Metabolism of ketonic acids in animal tissues | journal = The Biochemical Journal | volume = 31 | issue = 4 | pages = 645–60 | date = April 1937 | pmid = 16746382 | pmc = 1266984 | doi = 10.1042/bj0310645 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg/&amp;gt;。这些技术已经能够发现和详细分析细胞中的许多分子和代谢途径。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== See also ==&lt;br /&gt;
另请参见&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Portal|Metabolism}}新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Anthropogenic metabolism}}人类新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Antimetabolite}}抗代谢物&lt;br /&gt;
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* {{anli|Basal metabolic rate}}基础代谢率&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Calorimetry}}量热学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Isothermal microcalorimetry}}等温微量热法&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Inborn errors of metabolism}}先天性代谢缺陷&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Iron–sulfur world hypothesis}}, Hypothetical scenario for the origin of life, ，a &amp;quot;metabolism first&amp;quot; theory of the [[origin of life]] 铁硫世界假说，生命起源的假想情景，一个&amp;quot;新陈代谢第一 &amp;quot;的生命起源理论&lt;br /&gt;
* {{anli|Metabolic disorder}}代谢紊乱&lt;br /&gt;
* [[Microphysiometry]]微观生理学&lt;br /&gt;
* {{anli|Primary nutritional groups}}主要营养组织&lt;br /&gt;
* {{annotated link|Respirometry}}呼吸测量法&lt;br /&gt;
* {{anli|Stream metabolism}}流代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Sulfur metabolism}}硫代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Specific dynamic action|Thermic effect of food}}食物的热效应&lt;br /&gt;
* {{anli|Urban metabolism}}城市代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Fluid balance|Water metabolism}}水代谢平衡&lt;br /&gt;
* {{anli|Overflow metabolism}}溢出代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Reactome}} Reactome  –生物途径数据库&lt;br /&gt;
* {{anli|KEGG}} 京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== References ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Reflist|30em}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Further reading ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Library resources box&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |onlinebooks=yes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |by=no&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |lcheading=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |label=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Introductory'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Rose S, Mileusnic R | title = The Chemistry of Life. | publisher = Penguin Press Science | date = 1999 | isbn =  0-14-027273-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Schneider EC, Sagan D | title = Into the Cool: Energy Flow, Thermodynamics, and Life. | publisher = University of Chicago Press | date = 2005 | isbn = 0-226-73936-8}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Lane N | title = Oxygen: The Molecule that Made the World. | publisher = Oxford University Press | location= USA | date = 2004 | isbn = 0-19-860783-0 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
General information&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一般资料&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Advanced'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Price N, Stevens L | title = Fundamentals of Enzymology: Cell and Molecular Biology of Catalytic Proteins. | publisher = Oxford University Press | date = 1999 | isbn = 0-19-850229-X }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Berg J, Tymoczko J, Stryer L | title = Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and Company | date = 2002 | isbn = 0-7167-4955-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Cox M, Nelson DL | title = Lehninger Principles of Biochemistry. | publisher = Palgrave Macmillan | date = 2004 | isbn = 0-7167-4339-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Human metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人体新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | author-link1 = Thomas D. Brock | vauthors = Brock TD, Madigan MR, Martinko J, Parker J | title = Brock's Biology of Microorganisms. | publisher = Benjamin Cummings | date = 2002 | isbn = 0-13-066271-2 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Da Silva JJ, Williams RJ | title = The Biological Chemistry of the Elements: The Inorganic Chemistry of Life. | publisher = Clarendon Press | date = 1991 | isbn = 0-19-855598-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Nicholls DG, Ferguson SJ | title = Bioenergetics | publisher = Academic Press Inc. | date = 2002 | isbn = 0-12-518121-3 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Databases&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
数据库&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== External links ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wikiversity|Topic:Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{wikibooks}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic pathways&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
代谢途径&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wiktionary}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Commons category}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''General information'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{Britannica|377325|Metabolism (biology)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [https://web.archive.org/web/20050308172226/http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/MB1index.html The Biochemistry of Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sparknotes.com/testprep/books/sat2/biology/ Sparknotes SAT biochemistry] Overview of biochemistry. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Navboxes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{导航框&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sciencegateway.org/resources/biologytext/index.html MIT Biology Hypertextbook] Undergraduate-level guide to molecular biology.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|title = Articles related to Metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title = 与新陈代谢有关的文章&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2012年10月11日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Human metabolism'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://library.med.utah.edu/NetBiochem/titles.htm Topics in Medical Biochemistry] Guide to human metabolic pathways. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://themedicalbiochemistrypage.org/ THE Medical Biochemistry Page] Comprehensive resource on human metabolism.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Databases'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.expasy.org/cgi-bin/show_thumbnails.pl Flow Chart of Metabolic Pathways] at [[ExPASy]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.iubmb-nicholson.org/pdf/MetabolicPathways_6_17_04_.pdf IUBMB-Nicholson Metabolic Pathways Chart]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://bioinformatics.charite.de/supercyp/ SuperCYP: Database for Drug-Cytochrome-Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolic pathways'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map01100.html Metabolism reference Pathway]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/*/helios.bto.ed.ac.uk/bto/microbes/nitrogen.htm |date=* |title=The Nitrogen cycle and Nitrogen fixation }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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{{featured article}}&lt;br /&gt;
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|title = Articles related to Metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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 {{MetabolismMap}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
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 {{metabolism}}&lt;br /&gt;
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 {{Glycolysis enzymes}} &lt;br /&gt;
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 {{Fructose and galactose metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
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 {{Glycoprotein metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
类别: 水下潜水生理学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
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		<author><name>Fernando</name></author>
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&lt;hr /&gt;
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		<title>文件:Catabolism schematic.svg</title>
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&lt;hr /&gt;
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		<author><name>Fernando</name></author>
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&lt;hr /&gt;
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		<title>文件:1GZX Haemoglobin.png</title>
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&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
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		<title>文件:Acetyl-CoA-2D.svg</title>
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		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
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		<title>文件:Glucose Fisher to Haworth.gif</title>
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		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
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		<title>新陈代谢</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25119"/>
		<updated>2021-08-01T03:42:29Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：删去```&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条由Solitude初步翻译。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{short description|The set of life-sustaining chemical transformations within the cells of organisms }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{redirect|Cell metabolism|the journal|Cell Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{about||the architectural movement|Metabolism (architecture)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{pp-move|small=yes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Use dmy dates|date=August 2018}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Biochemistry sidebar}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Metabolism.png|thumb|Simplified view of the cellular metabolism]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Simplified view of the cellular metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细胞新陈代谢的简化图&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATP-3D-vdW.png|thumb|right|Structure of [[adenosine triphosphate]] (ATP), a central intermediate in energy metabolism]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Structure of [[adenosine triphosphate (ATP), a central intermediate in energy metabolism]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;三磷酸腺苷 adenosine triphosphate&amp;lt;/font&amp;gt;’’’的结构（ATP），它是能量代谢中的中枢中间体。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolism''' ({{IPAc-en|m|ə|ˈ|t|æ|b|ə|l|ɪ|z|ə|m}}, from {{lang-el|μεταβολή}} ''metabolē'', &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of [[life]]-sustaining [[chemical reactions]] in [[organisms]]. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to [[energy]] to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for [[protein]]s, [[lipid]]s, [[nucleic acid]]s, and some [[carbohydrate]]s; and the elimination of [[Metabolic waste|metabolic wastes]]. These [[enzyme]]-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including [[digestion]] and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism (/məˈtæbəlɪzəm/, from Greek: μεταβολή metabolē, &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of life-sustaining chemical reactions in organisms. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to energy to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for proteins, lipids, nucleic acids, and some carbohydrates; and the elimination of metabolic wastes. These enzyme-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including digestion and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢（/məˈtæbəlɪzəm/，来自希腊语：μεταβολή metabolē，&amp;quot;变化&amp;quot;）是生物体内维持生命的’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;化学反应 chemical reaction&amp;lt;/font&amp;gt;’’’。新陈代谢的三个主要目的是：将食物转化为能量以运行细胞过程；将食物/燃料转化为’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 蛋白质proteins&amp;lt;/font&amp;gt;’’’、’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 脂类lipids&amp;lt;/font&amp;gt;’’’、’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 核酸 nucleic acids&amp;lt;/font&amp;gt;’’’和一些’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;碳水化合物carbohydrates &amp;lt;/font&amp;gt;’’’的构件；以及消除’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 代谢废物 metabolic wastes&amp;lt;/font&amp;gt;’’’。这些酶催化的反应使生物体得以生长和繁殖，维持其结构，并对其环境作出反应。（新陈代谢这个词也可以指生物体内发生的所有化学反应的总和，包括消化和物质在细胞内以及不同细胞之间的运输，在这种情况下，上述细胞内的一系列反应称为中间代谢或中级代谢）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as ''[[catabolic]]'' – the ''breaking down'' of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by [[cellular respiration]]); or ''[[anabolic]]'' – the ''building up'' ([[biosynthesis|synthesis]]) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as catabolic – the breaking down of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by cellular respiration); or anabolic – the building up (synthesis) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢反应可分为’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 分解代谢catabolic &amp;lt;/font&amp;gt;’’’分解代谢-分解化合物(例如，通过’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;细胞呼吸 cellular respiration&amp;lt;/font&amp;gt;’’’将葡萄糖分解为丙酮酸) ; 或合成代谢-合成化合物(例如蛋白质、碳水化合物、脂类和核酸)。通常，分解代谢释放能量，合成代谢消耗能量。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into [[metabolic pathway]]s, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific [[enzyme]]. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require [[energy]] that will not occur by themselves, by [[Coupling (physics)|coupling]] them to [[spontaneous process|spontaneous reactions]] that release energy. Enzymes act as [[Catalysis|catalysts]] – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the [[Metabolic pathway#Regulation|regulation]] of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the [[cell (biology)|cell's]] environment or to [[cell signaling|signals]] from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into metabolic pathways, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific enzyme. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require energy that will not occur by themselves, by coupling them to spontaneous reactions that release energy. Enzymes act as catalysts – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the regulation of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the cell's environment or to signals from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的化学反应被组织成代谢途径，在代谢途径中，一种化学物质通过一系列步骤转化为另一种化学物质，每一步都由特定的[[酶]]来推动。酶对新陈代谢至关重要，因为它们通过将生物体与释放能量的自发反应耦合，使生物体能够驱动需要能量的理想反应，而这些反应本身不会发生。酶起催化剂的作用——它们使反应进行得更快——它们还可以调节代谢反应的速率，例如对细胞环境的变化或其他细胞发出的信号作出反应。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find [[nutrition|nutritious]] and which [[poison]]ous. For example, some [[prokaryote]]s use [[hydrogen sulfide]] as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Physiology1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |author=Friedrich C |title=Physiology and genetics of sulfur-oxidizing bacteria |journal=Adv Microb Physiol |volume=39 |issue= |pages=235–89 |year=1998 |pmid=9328649 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60018-1 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027739-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt; The [[basal metabolic rate]] of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find nutritious and which poisonous. For example, some prokaryotes use hydrogen sulfide as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals. The basal metabolic rate of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
特定生物体的新陈代谢系统决定了哪些物质有营养，哪些有毒。例如，一些[[原核生物]]利用硫化氢作为营养物质，然而这种气体对动物是有毒的。生物体的[[基础代谢率]]是所有这些化学反应所消耗能量的量度。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pace NR | title = The universal nature of biochemistry | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 98 | issue = 3 | pages = 805–8 | date = January 2001 | pmid = 11158550 | pmc = 33372 | doi = 10.1073/pnas.98.3.805 | bibcode = 2001PNAS...98..805P }}&amp;lt;/ref&amp;gt; For example, the set of [[carboxylic acid]]s that are best known as the intermediates in the [[citric acid cycle]] are present in all known organisms, being found in species as diverse as the [[Unicellular organism|unicellular]] bacterium ''[[Escherichia coli]]'' and huge [[multicellular organism]]s like [[elephant]]s.&amp;lt;ref name=SmithE&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith E, Morowitz HJ | title = Universality in intermediary metabolism | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 101 | issue = 36 | pages = 13168–73 | date = September 2004 | pmid = 15340153 | pmc = 516543 | doi = 10.1073/pnas.0404922101 | bibcode = 2004PNAS..10113168S }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in [[evolutionary history of life|evolutionary history]], and their retention because of their [[efficacy]].&amp;lt;ref name=Ebenhoh&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ebenhöh O, Heinrich R | title = Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems | journal = Bulletin of Mathematical Biology | volume = 63 | issue = 1 | pages = 21–55 | date = January 2001 | pmid = 11146883 | doi = 10.1006/bulm.2000.0197 | s2cid = 44260374 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Meléndez-Hevia E, Waddell TG, Cascante M | title = The puzzle of the Krebs citric acid cycle: assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution | journal = Journal of Molecular Evolution | volume = 43 | issue = 3 | pages = 293–303 | date = September 1996 | pmid = 8703096 | doi = 10.1007/BF02338838 | s2cid = 19107073 | bibcode = 1996JMolE..43..293M }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vander_Heiden_2017&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vander Heiden MG, DeBerardinis RJ | title = Understanding the Intersections between Metabolism and Cancer Biology | journal = Cell | volume = 168 | issue = 4 | pages = 657–669 | date = February 2017 | pmid = 28187287 | pmc = 5329766 | doi = 10.1016/j.cell.2016.12.039 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species. For example, the set of carboxylic acids that are best known as the intermediates in the citric acid cycle are present in all known organisms, being found in species as diverse as the unicellular bacterium Escherichia coli and huge multicellular organisms like elephants. These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in evolutionary history, and their retention because of their efficacy. The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的一个显著特征是，不同物种之间的基本新陈代谢途径具有相似性。例如，作为[[三羧酸循环]]中的中间体，最著名的一组羧酸存在于所有已知的生物体中，它们在单细胞细菌[[大肠杆菌]]和巨大的多细胞生物（如大象）中都能被找到。 这些代谢途径的相似性很可能是由于它们在演化史的早期出现，然后又因为它们的功效而保留下来。癌细胞的代谢也不同于正常细胞的代谢，这些差异可以用来寻找癌细胞治疗的靶点。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Key biochemicals ==&lt;br /&gt;
关键的生物化学成分&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Biomolecule|Cell (biology)|Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物分子，细胞（生物学）和生物化学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Trimyristin-3D-vdW.png|right|thumb|upright=1.15|Structure of a [[triacylglycerol]] lipid]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Structure of a [[triacylglycerol lipid]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
三酰甘油脂的结构&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Human Metabolism - Pathways.jpg|thumb|This is a diagram depicting a large set of human metabolic pathways.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
This is a diagram depicting a large set of human metabolic pathways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这张图表描绘了人体新陈代谢的一系列途径。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of [[molecule]]: [[amino acid]]s, [[carbohydrate]]s , [[nucleic acid]] and [[lipid]]s (often called [[fat]]s). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make [[polymer]]s such as [[DNA]] and [[protein]]s, essential [[macromolecules]] of life.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Cooper|first=Geoffrey M.| name-list-style = vanc |date=2000|title=The Molecular Composition of Cells|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9879/|journal=The Cell: A Molecular Approach. 2nd Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of molecule: amino acids, carbohydrates , nucleic acid and lipids (often called fats). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make polymers such as DNA and proteins, essential macromolecules of life.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
构成动物、植物和微生物的大部分结构由四种基本分子组成: 氨基酸、糖类化合物、核酸和脂类(通常称为脂肪)。由于这些分子对生命至关重要，新陈代谢反应要么专注于在构建细胞和组织的过程中制造这些分子，要么将这些分子作为能量来源并将其消化分解。这些生化物质可以结合在一起形成DNA和蛋白质之类的聚合物，它们都是生命必不可少的[[大分子聚合物]]。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;center&amp;gt;&lt;br /&gt;
{| class=“wikitable” style = “margin-left: auto; margin-right: auto;”&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
!分子类型 !! [[单体]]形式的名称 !! [[聚合物]]形式的名称 !! 聚合物形态的例子&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| 氨基酸 || [[蛋白质]](由多肽组成) || [[纤维蛋白]]和[[球状蛋白]]&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| [[碳水化合物]] || [[单糖]] || [[多糖]] || [[淀粉]], [[糖原]] and [[纤维素]]&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| [[核酸]] || [[核苷酸]] || [[多核苷酸]] || [[DNA]] and [[RNA]]&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&amp;lt;/center&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Amino acids and proteins===&lt;br /&gt;
氨基酸和蛋白质&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Protein]]s are made of [[amino acid]]s arranged in a linear chain joined together by [[peptide bond]]s. Many proteins are [[enzyme]]s that [[catalysis|catalyze]] the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the [[cytoskeleton]], a system of [[scaffolding]] that maintains the cell shape.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Michie KA, Löwe J | title = Dynamic filaments of the bacterial cytoskeleton | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 467–92 | year = 2006 | pmid = 16756499 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452 | s2cid = 4550126 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Proteins are also important in [[cell signaling]], [[antibody|immune responses]], [[cell adhesion]], [[active transport]] across membranes, and the [[cell cycle]].&amp;lt;ref name=Nelson&amp;gt;{{cite book | last1 = Nelson | first1 = David L. | first2 = Michael M. | last2 = Cox | name-list-style = vanc | title = Lehninger Principles of Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and company | year = 2005 | location = New York | page = [https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 841] | isbn = 978-0-7167-4339-2 | url-access = registration | url = https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle ([[tricarboxylic acid cycle]]),&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kelleher JK, Bryan BM, Mallet RT, Holleran AL, Murphy AN, Fiskum G | title = Analysis of tricarboxylic acid-cycle metabolism of hepatoma cells by comparison of 14CO2 ratios | journal = The Biochemical Journal | volume = 246 | issue = 3 | pages = 633–9 | date = September 1987 | pmid = 3120698 | pmc = 1148327 | doi = 10.1042/bj2460633 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; especially when a primary source of energy, such as [[glucose]], is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hothersall JS, Ahmed A | title = Metabolic fate of the increased yeast amino Acid uptake subsequent to catabolite derepression | journal = Journal of Amino Acids | volume = 2013 | pages = 461901 | year = 2013 | pmid = 23431419 | pmc = 3575661 | doi = 10.1155/2013/461901 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Proteins are made of amino acids arranged in a linear chain joined together by peptide bonds. Many proteins are enzymes that catalyze the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the cytoskeleton, a system of scaffolding that maintains the cell shape. Proteins are also important in cell signaling, immune responses, cell adhesion, active transport across membranes, and the cell cycle. Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle (tricarboxylic acid cycle), especially when a primary source of energy, such as glucose, is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
蛋白质是由氨基酸组成的线性链，它们通过[[肽键]]连接在一起。许多蛋白质是在新陈代谢中催化化学反应的酶。其他蛋白质具有结构或机械功能，例如那些形成[[细胞骨架]]的蛋白质（细胞骨架是维持细胞形状的支架系统）。蛋白质在[[细胞信号传导]]、[[免疫反应]]、[[细胞粘附]]、主动跨膜转运和[[细胞周期]]中也很重要。氨基酸还通过提供碳源进入细胞三羧酸循环，促进细胞的能量代谢，尤其是在[[葡萄糖]]等主要能量来源匮乏或细胞发生代谢应激时。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Lipids===&lt;br /&gt;
脂类&lt;br /&gt;
[[Lipid]]s are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of [[biological membrane]]s both internal and external, such as the [[cell membrane]], or as a source of energy.&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt; Lipids are usually defined as [[hydrophobe|hydrophobic]] or [[amphiphiles|amphipathic]] biological molecules but will dissolve in [[organic solvent]]s such as [[ethanol|alcohol]], [[benzene]] or [[chloroform]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fahy E, Subramaniam S, Brown HA, Glass CK, Merrill AH, Murphy RC, Raetz CR, Russell DW, Seyama Y, Shaw W, Shimizu T, Spener F, van Meer G, VanNieuwenhze MS, White SH, Witztum JL, Dennis EA | display-authors = 6 | title = A comprehensive classification system for lipids | journal = Journal of Lipid Research | volume = 46 | issue = 5 | pages = 839–61 | date = May 2005 | pmid = 15722563 | doi = 10.1194/jlr.E400004-JLR200 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The [[fat]]s are a large group of compounds that contain [[fatty acid]]s and [[glycerol]]; a glycerol molecule attached to three fatty acid [[ester]]s is called a [[triglyceride|triacylglyceride]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite web|title=Lipid nomenclature Lip-1 &amp;amp; Lip-2|url=https://www.qmul.ac.uk/sbcs/iupac/lipid/lip1n2.html#p11|access-date=2020-06-06|website=www.qmul.ac.uk}}&amp;lt;/ref&amp;gt; Several variations on this basic structure exist, including backbones such as [[sphingosine]] in the [[sphingomyelin]], and [[hydrophile|hydrophilic]] groups such as [[phosphate]] as in [[phospholipid]]s. [[Steroid]]s such as [[sterol]] are another major class of lipids.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|edition=8|title=Biochemistry|location=New York|isbn=978-1-4641-2610-9|oclc=913469736 | vauthors = Berg JM, Tymoczko JL, Gatto Jr GJ, Stryer L |date=8 April 2015|publisher=W. H. Freeman|pages=362}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Lipids are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of biological membranes both internal and external, such as the cell membrane, or as a source of energy. Lipids are usually defined as hydrophobic or amphipathic biological molecules but will dissolve in organic solvents such as alcohol, benzene or chloroform. The fats are a large group of compounds that contain fatty acids and glycerol; a glycerol molecule attached to three fatty acid esters is called a triacylglyceride. Several variations on this basic structure exist, including backbones such as sphingosine in the sphingomyelin, and hydrophilic groups such as phosphate as in phospholipids. Steroids such as sterol are another major class of lipids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂类是最多样化的生物化学物质。它们的主要结构用途是作为[[生物膜]]内部和外部的一部分，如[[细胞膜]]，或作为能量来源。脂类通常被定义为疏水性或两亲性的生物分子，但会溶解在有机溶剂中，如酒精、苯或氯仿。脂肪是一大类含有脂肪酸和甘油的化合物，一个甘油分子连接到三个脂肪酸酯即称为三酰甘油酯。这种基本结构存在一些变异，包括主骨(如鞘磷脂中到鞘氨醇)和亲水基(如磷脂中的磷酸盐)。[[类固醇]]，如[[固醇]]，是另一类主要的脂类。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbohydrates===&lt;br /&gt;
碳水化合物&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Glucose Fisher to Haworth.gif|thumb|upright=1.15|right|alt=The straight chain form consists of four C H O H groups linked in a row, capped at the ends by an aldehyde group C O H and a methanol group C H 2 O H.  To form the ring, the aldehyde group combines with the O H group of the next-to-last carbon at the other end, just before the methanol group.|[[Glucose]] can exist in both a straight-chain and ring form.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Glucose can exist in both a straight-chain and ring form.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[葡萄糖可以以直链和环的形式存在。]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Carbohydrate]]s are [[aldehyde]]s or [[ketone]]s, with many [[hydroxyl]] groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of [[energy]] ([[starch]], [[glycogen]]) and structural components ([[cellulose]] in plants, [[chitin]] in animals).&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt; The basic carbohydrate units are called [[monosaccharide]]s and include [[galactose]], [[fructose]], and most importantly [[glucose]]. Monosaccharides can be linked together to form [[polysaccharide]]s in almost limitless ways.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Raman R, Raguram S, Venkataraman G, Paulson JC, Sasisekharan R | title = Glycomics: an integrated systems approach to structure-function relationships of glycans | journal = Nature Methods | volume = 2 | issue = 11 | pages = 817–24 | date = November 2005 | pmid = 16278650 | doi = 10.1038/nmeth807 | s2cid = 4644919 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrates are aldehydes or ketones, with many hydroxyl groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of energy (starch, glycogen) and structural components (cellulose in plants, chitin in animals). The basic carbohydrate units are called monosaccharides and include galactose, fructose, and most importantly glucose. Monosaccharides can be linked together to form polysaccharides in almost limitless ways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物是醛或酮，带有许多羟基，能以直链或环的形式存在。碳水化合物是最丰富的生物分子，承担着许多作用，如能量的储存和运输（淀粉、糖原）和作为结构要件（植物的纤维素、动物的甲壳素）。基本的碳水化合物单位称为单糖，包括半乳糖、果糖以及最重要的葡萄糖。单糖能以几乎无限多样的方式连接在一起形成多糖。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Nucleotides===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and [[RNA]], are polymers of [[nucleotide]]s. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a [[ribose]] or [[deoxyribose]] sugar group which is attached to a [[nitrogenous base]]. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of [[transcription (genetics)|transcription]] and [[protein biosynthesis]].&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt; This information is protected by [[DNA repair]] mechanisms and propagated through [[DNA replication]]. Many [[virus]]es have an [[RNA virus|RNA genome]], such as [[HIV]], which uses [[reverse transcription]] to create a DNA template from its viral RNA genome.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sierra S, Kupfer B, Kaiser R | title = Basics of the virology of HIV-1 and its replication | journal = Journal of Clinical Virology | volume = 34 | issue = 4 | pages = 233–44 | date = December 2005 | pmid = 16198625 | doi = 10.1016/j.jcv.2005.09.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; RNA in [[ribozyme]]s such as [[spliceosome]]s and [[ribosome]]s is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual [[nucleoside]]s are made by attaching a [[nucleobase]] to a [[ribose]] sugar. These bases are [[heterocyclic]] rings cono ptaining nitrogen, classified as [[purine]]s or [[pyrimidine]]s. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&amp;lt;ref name=Wimmer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wimmer MJ, Rose IA | title = Mechanisms of enzyme-catalyzed group transfer reactions | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 47 | issue =  | pages = 1031–78 | year = 1978 | pmid = 354490 | doi = 10.1146/annurev.bi.47.070178.005123 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and RNA, are polymers of nucleotides. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a ribose or deoxyribose sugar group which is attached to a nitrogenous base. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of transcription and protein biosynthesis.This information is protected by DNA repair mechanisms and propagated through DNA replication. Many viruses have an RNA genome, such as HIV, which uses reverse transcription to create a DNA template from its viral RNA genome.RNA in ribozymes such as spliceosomes and ribosomes is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual nucleosides are made by attaching a nucleobase to a ribose sugar. These bases are heterocyclic rings containing nitrogen, classified as purines or pyrimidines. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
DNA和RNA这两种核酸是核苷酸的聚合物。每个核苷酸都是由一个磷酸连接到核糖或脱氧核糖糖基上形成的，而核糖或脱氧核糖糖基又连接到含氮碱基上。核酸对于遗传信息的储存和使用，以及通过转录和蛋白质生物合成过程对其进行解释至关重要。这些信息受到DNA修复机制的保护，并通过DNA复制进行传播。许多病毒都有RNA基因组，如HIV病毒，它利用[[逆转录]]从其病毒RNA基因组中创建DNA模板。核糖体和核糖体等核糖体中的RNA类似于酶，因为它可以催化化学反应。单个核苷是通过将核碱基连接到核糖上制成的。这些碱基是含氮的杂环，分为嘌呤或嘧啶。核苷酸还在代谢基团转移反应中充当辅酶。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Coenzymes===&lt;br /&gt;
辅酶&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Acetyl-CoA-2D.svg|thumb|right|upright=1.35|Structure of the [[coenzyme]] [[acetyl-CoA]].The transferable [[acetyl|acetyl group]] is bonded to the sulfur atom at the extreme left.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Structure of the [[coenzyme acetyl-CoA.The transferable acetyl group is bonded to the sulfur atom at the extreme left.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[辅酶乙酰辅酶结构 a。可转移的乙酰基与最左边的硫原子成键结合。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{main|Coenzyme}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of [[functional group]]s of atoms and their bonds within molecules.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Mitchell P | title = The Ninth Sir Hans Krebs Lecture. Compartmentation and communication in living systems. Ligand conduction: a general catalytic principle in chemical, osmotic and chemiosmotic reaction systems | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 95 | issue = 1 | pages = 1–20 | date = March 1979 | pmid = 378655 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1979.tb12934.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions.&amp;lt;ref name=Wimmer/&amp;gt; These group-transfer intermediates are called [[coenzyme]]s. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the [[substrate (biochemistry)|substrate]] for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&amp;lt;ref name=Dimroth&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dimroth P, von Ballmoos C, Meier T | title = Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases. Fourth in the Cycles Review Series | journal = EMBO Reports | volume = 7 | issue = 3 | pages = 276–82 | date = March 2006 | pmid = 16607397 | pmc = 1456893 | doi = 10.1038/sj.embor.7400646 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of functional groups of atoms and their bonds within molecules. This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions. These group-transfer intermediates are called coenzymes. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the substrate for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢涉及大量的化学反应，但大多数属于几种基本类型的反应，涉及原子的官能团及其键在分子内的转移。这种常见的化学反应使细胞能够用一小套代谢中间体在不同反应之间携带化学基团。这些基团转移中间体称为辅酶。每一类基团转移反应都是由一种特定的辅酶进行的，它是一组产生它的酶和消耗它的酶的底物。因此，这些辅酶不断地被制造、消耗，然后循环利用。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is [[adenosine triphosphate]] (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day.&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt; ATP acts as a bridge between [[catabolism]] and [[anabolism]]. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in [[phosphorylation]] reactions.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bonora M, Patergnani S, Rimessi A, De Marchi E, Suski JM, Bononi A, Giorgi C, Marchi S, Missiroli S, Poletti F, Wieckowski MR, Pinton P | display-authors = 6 | title = ATP synthesis and storage | journal = Purinergic Signalling | volume = 8 | issue = 3 | pages = 343–57 | date = September 2012 | pmid = 22528680 | pmc = 3360099 | doi = 10.1007/s11302-012-9305-8 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is adenosine triphosphate (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day. ATP acts as a bridge between catabolism and anabolism. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in phosphorylation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中一种中心辅酶是三磷酸腺苷（ATP），它是细胞的通用能源货币。这种核苷酸在不同的化学反应之间传递化学能。细胞中只有少量的ATP，但由于ATP是不断再生的，所以人体每天可以使用大约相当于自身重量的ATP。ATP是分解代谢和合成代谢之间的桥梁。分解代谢分解分子，合成代谢则将它们组合在一起。分解反应产生ATP，合成代谢反应则消耗ATP。它也是磷酸化反应中磷酸基团的载体。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A [[vitamin]] is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In [[human nutrition]], most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Berg|first1=Jeremy M.|last2=Tymoczko|first2=John L.|last3=Stryer|first3=Lubert | name-list-style = vanc |date=2002|title=Vitamins Are Often Precursors to Coenzymes|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22549/|journal=Biochemistry. 5th Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt; [[Nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; ([[niacin]]), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of [[dehydrogenase]]s remove electrons from their substrates and [[redox|reduce]] NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the [[reductase]]s in the cell that need to reduce their substrates.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pollak N, Dölle C, Ziegler M | title = The power to reduce: pyridine nucleotides--small molecules with a multitude of functions | journal = The Biochemical Journal | volume = 402 | issue = 2 | pages = 205–18 | date = March 2007 | pmid = 17295611 | pmc = 1798440 | doi = 10.1042/BJ20061638 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Fatih|first=Yildiz | name-list-style = vanc |title=Advances in food biochemistry|publisher=CRC Press|year=2009|isbn=978-1-4200-0769-5|location=Boca Raton|pages=228|oclc=607553259}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A vitamin is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In human nutrition, most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells. Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; (niacin), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of dehydrogenases remove electrons from their substrates and reduce NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the reductases in the cell that need to reduce their substrates. Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[维生素]]是一类细胞不能合成的微量有机化合物。在人体营养中，大多数维生素经过修饰后都具有辅酶的功能，例如，所有水溶性维生素在细胞中使用时都会被磷酸化或与核苷酸偶联。[[烟酰胺腺嘌呤二核苷酸]](NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;)是维生素B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt;(烟酸)的衍生物，它是一种重要的辅酶，起着氢接受器的作用。数百种不同类型的脱氢酶从其底物中去除电子，并将NAD&amp;lt;sub&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;还原成NADH。这种还原形式的辅酶是细胞中任何需要还原其底物的还原酶的底物。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在细胞中以两种相关形式存在，即NADH和NADPH。NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;/NADH 形式在分解代谢反应中起重要作用，而 NADP &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;/NADPH 形式在分解代谢反应中起重要作用。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:1GZX Haemoglobin.png|thumb|upright=1.35|right|The structure of iron-containing [[hemoglobin]]. The protein subunits are in red and blue, and the iron-containing [[heme]] groups in green. From {{PDB|1GZX}}.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The structure of iron-containing [[hemoglobin. The protein subunits are in red and blue, and the iron-containing heme groups in green. From .]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
含铁[[血红蛋白]]的结构。蛋白质亚基为红色和蓝色，含铁血红素基为绿色。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Mineral and cofactors===&lt;br /&gt;
矿物质和辅因子&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further||Bioinorganic chemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. [[sodium]] and [[potassium]]) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements [[carbon]], [[nitrogen]], [[calcium]], [[sodium]], [[chlorine]], [[potassium]], [[hydrogen]], [[phosphorus]], [[oxygen]] and [[sulfur]]. [[Organic compound]]s (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Heymsfield&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Heymsfield SB, Waki M, Kehayias J, Lichtman S, Dilmanian FA, Kamen Y, Wang J, Pierson RN | display-authors = 6 | title = Chemical and elemental analysis of humans in vivo using improved body composition models | journal = The American Journal of Physiology | volume = 261 | issue = 2 Pt 1 | pages = E190-8 | date = August 1991 | pmid = 1872381 | doi = 10.1152/ajpendo.1991.261.2.E190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. sodium and potassium) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements carbon, nitrogen, calcium, sodium, chlorine, potassium, hydrogen, phosphorus, oxygen and sulfur. Organic compounds (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
无机元素在新陈代谢中起着关键作用; 有些元素含量丰富(例如:钠和钾) ，而另一些元素则在微量浓度下发挥作用。人的体重约99%是由碳、氮、钙、钠、氯、钾、氢、磷、氧和硫等元素组成。有机化合物（蛋白质、脂类和碳水化合物）含有大部分的碳和氮；大部分的氧和氢以水的形式存在。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as [[electrolyte]]s. The most important ions are [[sodium]], [[potassium]], [[calcium]], [[magnesium]], [[chloride]], [[phosphate]] and the organic ion [[bicarbonate]]. The maintenance of precise [[ion gradient]]s across [[cell membrane]]s maintains [[osmotic pressure]] and [[pH]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |date=| chapter = Electrolyte Balance | chapter-url=https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/26-3-electrolyte-balance/ | title = Anatomy and Physiology | publisher = OpenStax |access-date=23 June 2020 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Ions are also critical for [[nerve]] and [[muscle]] function, as [[action potential]]s in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the [[extracellular fluid]] and the cell's fluid, the [[cytosol]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Lodish |first1=Harvey |last2=Berk |first2=Arnold |last3=Zipursky |first3=S. Lawrence |last4=Matsudaira |first4=Paul |last5=Baltimore |first5=David |last6=Darnell |first6=James | name-list-style = vanc |date=2000| chapter =The Action Potential and Conduction of Electric Impulses|chapter-url= https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21668/ |title =Molecular Cell Biology | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt; Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called [[ion channel]]s. For example, [[muscle contraction]] depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and [[T-tubule]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dulhunty AF | title = Excitation-contraction coupling from the 1950s into the new millennium | journal = Clinical and Experimental Pharmacology &amp;amp; Physiology | volume = 33 | issue = 9 | pages = 763–72 | date = September 2006 | pmid = 16922804 | doi = 10.1111/j.1440-1681.2006.04441.x | s2cid = 37462321 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as electrolytes. The most important ions are sodium, potassium, calcium, magnesium, chloride, phosphate and the organic ion bicarbonate. The maintenance of precise ion gradients across cell membranes maintains osmotic pressure and pH. Ions are also critical for nerve and muscle function, as action potentials in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the extracellular fluid and the cell's fluid, the cytosol. Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called ion channels. For example, muscle contraction depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and T-tubules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
丰富的无机元用作电解质。最重要的离子是钠、钾、钙、镁、氯化物、磷酸盐和有机离子重碳酸盐。维持细胞膜上精确的离子梯度可以维持[[渗透压]]和 ph 值。离子对于神经和肌肉功能也是至关重要的，因为这些组织中的动作电位是由细胞外液和细胞液之间的电解质交换产生的。电解质通过细胞膜上称为离子通道的蛋白质进入和离开细胞。例如，肌肉收缩依赖于钙、钠和钾通过细胞膜和T管中的离子通道的运动。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Transition metal]]s are usually present as [[trace element]]s in organisms, with [[zinc]] and [[iron]] being most abundant of those.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Torres-Romero JC, Alvarez-Sánchez ME, Fernández-Martín K, Alvarez-Sánchez LC, Arana-Argáez V, Ramírez-Camacho M, Lara-Riegos J | chapter=Zinc Efflux in Trichomonas vaginalis: In Silico Identification and Expression Analysis of CDF-Like Genes|date=2018| title =Quantitative Models for Microscopic to Macroscopic Biological Macromolecules and Tissues|pages=149–168| veditors = Olivares-Quiroz L, Resendis-Antonio O |place=Cham|publisher=Springer International Publishing|language=en|doi=10.1007/978-3-319-73975-5_8|isbn=978-3-319-73975-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These metals are used in some proteins as [[Cofactor (biochemistry)|cofactors]] and are essential for the activity of enzymes such as [[catalase]] and oxygen-carrier proteins such as [[hemoglobin]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Craig Will|first=Leonard Ashley | name-list-style = vanc |title=Manufacturing Engineering &amp;amp; Technology|publisher=Scientific e-Resources|year=2019|isbn=9781839472428|location=Waltham Abbey|pages=190–196}}&amp;lt;/ref&amp;gt; Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as [[ferritin]] or [[metallothionein]] when not in use.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cousins RJ, Liuzzi JP, Lichten LA | title = Mammalian zinc transport, trafficking, and signals | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 281 | issue = 34 | pages = 24085–9 | date = August 2006 | pmid = 16793761 | doi = 10.1074/jbc.R600011200 | url = https://www.jbc.org/content/281/34/24085 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dunn LL, Suryo Rahmanto Y, Richardson DR | title = Iron uptake and metabolism in the new millennium | journal = Trends in Cell Biology | volume = 17 | issue = 2 | pages = 93–100 | date = February 2007 | pmid = 17194590 | doi = 10.1016/j.tcb.2006.12.003 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Transition metals are usually present as trace elements in organisms, with zinc and iron being most abundant of those. These metals are used in some proteins as cofactors and are essential for the activity of enzymes such as catalase and oxygen-carrier proteins such as hemoglobin. Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as ferritin or metallothionein when not in use.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
过渡金属通常以微量元素的形式存在于生物体内，其中锌和铁最为丰富。这些金属元素在某些蛋白质中作为辅因子，是催化酶等酶和血红蛋白等氧载体蛋白活性所必需的金属辅因子。金属辅因子与蛋白质中的特定位点紧密结合，虽然在催化过程中酶的辅因子可以被改变，但在催化反应结束时，它们总是恢复到原来的状态。金属微量营养素由特定的转运体带入生物体内，不用时与储存蛋白如铁蛋白或金属硫蛋白结合。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Catabolism==&lt;br /&gt;
分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Catabolism]] is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter| name-list-style = vanc |date=2002|chapter =How Cells Obtain Energy from Food|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26882/|title =Molecular Biology of the Cell | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt; The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their [[primary nutritional groups]]), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by [[organotroph]]s, while [[lithotroph]]s use inorganic substrates, and [[phototroph]]s capture sunlight as [[Potential energy#Chemical potential energy|chemical energy]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Raven|first=Ja| name-list-style = vanc |date=2009-09-03|title=Contributions of anoxygenic and oxygenic phototrophy and chemolithotrophy to carbon and oxygen fluxes in aquatic environments|url=http://www.int-res.com/abstracts/ame/v56/n2-3/p177-192/|journal=Aquatic Microbial Ecology|language=en|volume=56|pages=177–192|doi=10.3354/ame01315|issn=0948-3055|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt; However, all these different forms of metabolism depend on [[redox]] reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as [[organic molecule]]s, water, [[ammonia]], [[hydrogen sulfide]] or [[Ferrous|ferrous ions]] to acceptor molecules such as [[oxygen]], [[nitrate]] or [[sulfate]]. In animals, these reactions involve complex [[organic molecule]]s that are broken down to simpler molecules, such as [[carbon dioxide]] and water. In [[photosynthesis|photosynthetic]] organisms, such as plants and [[cyanobacteria]], these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&amp;lt;ref name=Nelson2004&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Nelson N, Ben-Shem A | title = The complex architecture of oxygenic photosynthesis | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 5 | issue = 12 | pages = 971–82 | date = December 2004 | pmid = 15573135 | doi = 10.1038/nrm1525 | s2cid = 5686066 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Catabolism is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules. The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their primary nutritional groups), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by organotrophs, while lithotrophs use inorganic substrates, and phototrophs capture sunlight as chemical energy. However, all these different forms of metabolism depend on redox reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as organic molecules, water, ammonia, hydrogen sulfide or ferrous ions to acceptor molecules such as oxygen, nitrate or sulfate. In animals, these reactions involve complex organic molecules that are broken down to simpler molecules, such as carbon dioxide and water. In photosynthetic organisms, such as plants and cyanobacteria, these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
分解代谢是指分解大分子的一系列代谢过程。其中包括分解和氧化食物分子。分解代谢反应的目的是为构建分子的合成代谢反应提供所需的能量和成分。这些分解代谢反应的确切性质因生物体而异，生物体可以根据它们的能量和碳的来源（其主要营养组）进行分类，如下表所示。有机养生物把有机分子作为能量来源，而岩养生物利用无机基质，光养生物利用阳光（获得化学能）。然而，所有这些不同形式的新陈代谢都依赖于氧化还原反应，这些反应涉及电子从还原的供体分子（如有机分子，水，氨，硫化氢或亚铁离子）转移到受体分子（如氧，硝酸盐或硫酸盐）。在动物中，这些反应涉及复杂的有机分子，它们被分解成更简单的分子，如二氧化碳和水。在诸如植物和蓝藻这样的光合生物体中，这些电子转移反应不释放能量，而是用来储存从阳光中吸收的能量。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable float-right&amp;quot;  style=&amp;quot;text-align:center; width:50%;&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable float-right&amp;quot;  style=&amp;quot;text-align:center; width:50%;&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{ | class = “ wikitable float-right” style = “ text-align: center; width: 50% ; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|+Classification of organisms based on their metabolism &amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Madigan MT, Martinko JM |title=Brock Mikrobiologie|date=2006|publisher=Pearson Studium|isbn=3-8273-7187-2|edition=11., überarb. Aufl|location=München|pages=604, 621|oclc=162303067}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|+Classification of organisms based on their metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| + 根据其新陈代谢对生物进行分类&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;|Energy source || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| sunlight || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| photo- || rowspan=2 colspan=2 | &amp;amp;nbsp; || rowspan=&amp;quot;6&amp;quot; style=&amp;quot;background:#7fc31c;&amp;quot;| -troph&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;|Energy source || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| sunlight || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| photo- || rowspan=2 colspan=2 | &amp;amp;nbsp; || rowspan=&amp;quot;6&amp;quot; style=&amp;quot;background:#7fc31c;&amp;quot;| -troph&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
能量源&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| Preformed molecules || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| chemo-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| Preformed molecules || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| chemo-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
预制分子 | | | | style = ”背景: # ff0; ” | 化疗-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| Electron donor || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| [[organic compound]] || rowspan=2 |  &amp;amp;nbsp; || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| organo- ||  rowspan=2 |  &amp;amp;nbsp;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| Electron donor || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| organic compound || rowspan=2 |  &amp;amp;nbsp; || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| organo- ||  rowspan=2 |  &amp;amp;nbsp;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
有机化合物 | rowspan = 2 | | | style = ”背景: # ffb300; ” | organic compound = 2 | | | style = ”背景: # ffb300; ” | organo-| rowspan = 2 | &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-style = ”背景: # ffb300; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| [[inorganic compound]] || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| litho-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| inorganic compound || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| litho-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
无机化合物: # ffb300&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| Carbon source || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| [[organic compound]] || rowspan=2 colspan=2 | &amp;amp;nbsp; || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| hetero-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| Carbon source || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| organic compound || rowspan=2 colspan=2 | &amp;amp;nbsp; || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| hetero-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2 | | rowspan = 2 | | | style = “ background: # fb805f; ” | Carbon source | style = “ background: # fb805f; ” | organic compound | rowspan = 2 colspan = 2 | | | | style = “ background: # fb805f; ” | hetero-&lt;br /&gt;
碳源&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-style = “ background: # fb805f; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| [[inorganic compound]] || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| auto-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| inorganic compound || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| auto-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
无机化合物: fb805f&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s or [[lipid]]s, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually [[acetyl-CoA|acetyl coenzyme A]] (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the [[citric acid cycle]] and [[electron transport chain]], releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme [[nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as proteins, polysaccharides or lipids, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually acetyl coenzyme A (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the citric acid cycle and electron transport chain, releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
动物中最常见的分解代谢反应可以分为三个主要阶段。在第一阶段，大的有机分子，如蛋白质，多糖或脂类，在细胞外被消化成较小的分子。接下来，这些较小的分子被细胞吸收并转化成更小的分子，通常是乙酰辅酶A (acetyl-CoA) ，并释放出一些能量。最后，辅酶 A 上的乙酰基在三羧酸循环和电子传递链中被氧化成水和二氧化碳，释放出储存的能量，将辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;）还原成NADH。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Digestion===&lt;br /&gt;
消化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Digestion|Gastrointestinal tract}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：消化和胃肠道&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These [[digestive enzyme]]s include [[protease]]s that digest proteins into amino acids, as well as [[glycoside hydrolase]]s that digest polysaccharides into simple sugars known as [[monosaccharides]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Demirel, Yaşar|title=Energy : production, conversion, storage, conservation, and coupling|publisher=Springer|year=2016|isbn=978-3-319-29650-0|edition=Second|location=Lincoln|pages=431|oclc=945435943}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These digestive enzymes include proteases that digest proteins into amino acids, as well as glycoside hydrolases that digest polysaccharides into simple sugars known as monosaccharides.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
大分子不能直接被细胞处理。大分子必须先被分解成较小的单位，才能用于细胞代谢。不同类别的酶被用来消化这些聚合物。这些消化酶包括将蛋白质消化成氨基酸的蛋白酶，以及将多糖消化成单糖的糖苷水解酶。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Häse CC, Finkelstein RA | title = Bacterial extracellular zinc-containing metalloproteases | journal = Microbiological Reviews | volume = 57 | issue = 4 | pages = 823–37 | date = December 1993 | pmid = 8302217 | pmc = 372940 | doi = 10.1128/MMBR.57.4.823-837.1993 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gupta R, Gupta N, Rathi P | title = Bacterial lipases: an overview of production, purification and biochemical properties | journal = Applied Microbiology and Biotechnology | volume = 64 | issue = 6 | pages = 763–81 | date = June 2004 | pmid = 14966663 | doi = 10.1007/s00253-004-1568-8 | s2cid = 206934353 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their [[Gastrointestinal tract|guts]], including the [[stomach]] and [[pancreas]], and [[salivary gland]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hoyle T | title = The digestive system: linking theory and practice | journal = British Journal of Nursing | volume = 6 | issue = 22 | pages = 1285–91 | year = 1997 | pmid = 9470654 | doi = 10.12968/bjon.1997.6.22.1285 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by [[active transport]] proteins.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Souba WW, Pacitti AJ | title = How amino acids get into cells: mechanisms, models, menus, and mediators | journal = JPEN. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition | volume = 16 | issue = 6 | pages = 569–78 | year = 1992 | pmid = 1494216 | doi = 10.1177/0148607192016006569 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barrett MP, Walmsley AR, Gould GW | title = Structure and function of facilitative sugar transporters | journal = Current Opinion in Cell Biology | volume = 11 | issue = 4 | pages = 496–502 | date = August 1999 | pmid = 10449337 | doi = 10.1016/S0955-0674(99)80072-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings, while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their guts, including the stomach and pancreas, and salivary glands. The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by active transport proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
微生物简单直接地将消化酶分泌到周围环境中，而动物必须通过它们肠道(包括胃、胰腺和唾液腺)中的特定细胞分泌这些酶。这些细胞外酶释放的氨基酸或糖通过活性转运蛋白被泵入细胞内。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Catabolism schematic.svg|thumb|left|upright=1.35|A simplified outline of the catabolism of [[protein]]s, [[carbohydrate]]s and [[fat]]s]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A simplified outline of the catabolism of [[proteins, carbohydrates and fats]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[蛋白质，碳水化合物和脂肪]分解代谢的简化概述 &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from organic compounds===&lt;br /&gt;
有机化合物的能量&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Cellular respiration|Fermentation (biochemistry)|Carbohydrate catabolism|Fat catabolism|Protein catabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：细胞呼吸，发酵（生物化学），碳水化合物分解代谢，脂肪分解代谢和蛋白质分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into [[monosaccharide]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bell GI, Burant CF, Takeda J, Gould GW | title = Structure and function of mammalian facilitative sugar transporters | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 268 | issue = 26 | pages = 19161–4 | date = September 1993 | pmid = 8366068 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Once inside, the major route of breakdown is [[glycolysis]], where sugars such as [[glucose]] and [[fructose]] are converted into [[pyruvic acid|pyruvate]] and some ATP is generated.&amp;lt;ref name=Bouche&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bouché C, Serdy S, Kahn CR, Goldfine AB | title = The cellular fate of glucose and its relevance in type 2 diabetes | journal = Endocrine Reviews | volume = 25 | issue = 5 | pages = 807–30 | date = October 2004 | pmid = 15466941 | doi = 10.1210/er.2003-0026 | df = dmy-all | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to [[acetyl-CoA]] through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the [[citric acid cycle]]. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases [[carbon dioxide]] as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces [[lactic acid|lactate]], through the enzyme [[lactate dehydrogenase]] re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Alfarouk KO, Verduzco D, Rauch C, Muddathir AK, Adil HH, Elhassan GO, Ibrahim ME, David Polo Orozco J, Cardone RA, Reshkin SJ, Harguindey S | display-authors = 6 | title = Glycolysis, tumor metabolism, cancer growth and dissemination. A new pH-based etiopathogenic perspective and therapeutic approach to an old cancer question | journal = Oncoscience | volume = 1 | issue = 12 | pages = 777–802 | date = 18 December 2014 | pmid = 25621294 | pmc = 4303887 | doi = 10.18632/oncoscience.109 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; An alternative route for glucose breakdown is the [[pentose phosphate pathway]], which reduces the coenzyme [[NADPH]] and produces [[pentose]] sugars such as [[ribose]], the sugar component of [[nucleic acid]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into monosaccharides. Once inside, the major route of breakdown is glycolysis, where sugars such as glucose and fructose are converted into pyruvate and some ATP is generated. Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to acetyl-CoA through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the citric acid cycle. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases carbon dioxide as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces lactate, through the enzyme lactate dehydrogenase re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis. An alternative route for glucose breakdown is the pentose phosphate pathway, which reduces the coenzyme NADPH and produces pentose sugars such as ribose, the sugar component of nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物分解代谢是将碳水化合物分解成较小的单位的过程。碳水化合物一旦被消化成单糖，通常就被带入细胞。一旦进入细胞内，分解的主要途径就是糖酵解，其中糖（例如葡萄糖和果糖）被转化为丙酮酸并生成一些ATP。丙酮酸是几种代谢途径中的中间体，但大多数通过有氧（含氧）糖酵解转化为乙酰辅酶A并进入三羧酸循环。尽管在三羧酸循环中会产生更多的ATP，但最重要的产物是NADH，它是由 NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; 在乙酰辅酶A被氧化后制成的。这种氧化释放出作为废物的二氧化碳。在厌氧条件下，糖酵解产生乳酸盐，即由乳酸脱氢酶将丙酮酸盐转化为乳酸盐，同时将NADH重新氧化为NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; 再用于糖酵解。葡萄糖分解的另一种途径是磷酸戊糖途径，它还原辅酶NADPH并产生戊糖，如核糖（核酸的糖成分）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by [[hydrolysis]] to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by [[beta oxidation]] to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. ''M. tuberculosis'' can also grow on the lipid [[cholesterol]] as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of ''M. tuberculosis''.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wipperman MF, Sampson NS, Thomas ST | title = Pathogen roid rage: cholesterol utilization by Mycobacterium tuberculosis | journal = Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology | volume = 49 | issue = 4 | pages = 269–93 | date = 2014 | pmid = 24611808 | pmc = 4255906 | doi = 10.3109/10409238.2014.895700 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by hydrolysis to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by beta oxidation to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. M. tuberculosis can also grow on the lipid cholesterol as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of M. tuberculosis.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪通过水解作用分解为游离脂肪酸和甘油。甘油进入糖酵解，脂肪酸被 β氧化分解，释放出乙酰辅酶A，然后进入三羧酸循环。脂肪酸在氧化时会释放比碳水化合物更多的能量，因为碳水化合物的结构中含有更多的氧。类固醇也会被一些细菌在类似于 β 氧化的过程中分解，这个分解过程会释放出大量的乙酰辅酶A、丙酰辅酶A和丙酮酸，它们都可以给细胞提供能量。结核杆菌也可以依靠脂质胆固醇这唯一的碳源生长，而且参与胆固醇利用途径的基因已经被证实在结核杆菌感染生命周期的不同阶段都是重要的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Amino acid]]s are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to [[urea]] and carbon dioxide as a source of energy.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sakami W, Harrington H | title = Amino Acid Metabolism | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 32 | issue =  | pages = 355–98 | year = 1963 | pmid = 14144484 | doi = 10.1146/annurev.bi.32.070163.002035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a [[transaminase]]. The amino group is fed into the [[urea cycle]], leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a [[keto acid]]. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of [[glutamate]] forms α-[[alpha-Ketoglutaric acid|ketoglutarate]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brosnan JT | title = Glutamate, at the interface between amino acid and carbohydrate metabolism | journal = The Journal of Nutrition | volume = 130 | issue = 4S Suppl | pages = 988S–90S | date = April 2000 | pmid = 10736367 | doi = 10.1093/jn/130.4.988S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The [[glucogenic amino acid]]s can also be converted into glucose, through [[gluconeogenesis]] (discussed below).&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Young VR, Ajami AM | title = Glutamine: the emperor or his clothes? | journal = The Journal of Nutrition | volume = 131 | issue = 9 Suppl | pages = 2449S–59S; discussion 2486S–7S | date = September 2001 | pmid = 11533293 | doi = 10.1093/jn/131.9.2449S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to urea and carbon dioxide as a source of energy. The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a transaminase. The amino group is fed into the urea cycle, leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a keto acid. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of glutamate forms α-ketoglutarate. The glucogenic amino acids can also be converted into glucose, through gluconeogenesis (discussed below).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸可以用来合成蛋白质和其他生物分子，也可以被氧化成尿素和二氧化碳从而提供能量。氧化途径从转氨酶去除氨基酸上的氨基开始。氨基进入尿素循环，留下酮酸形式的脱氨基碳骨架。其中一些酮酸是三羧酸循环的中间产物，例如谷氨酸的脱氨反应形成 α- 酮戊二酸。葡萄糖原氨基酸也可以通过糖异生作用转化为葡萄糖(具体内容见下文)。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Energy transformations==&lt;br /&gt;
能量转换&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Oxidative phosphorylation===&lt;br /&gt;
氧化磷酸化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Oxidative phosphorylation|Chemiosmosis|Mitochondrion}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：氧化磷酸化，化学渗透和线粒体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in [[eukaryote]]s by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the [[electron transport chain]]. In [[prokaryote]]s, these proteins are found in the cell's [[bacterial cell structure|inner membrane]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hosler JP, Ferguson-Miller S, Mills DA | title = Energy transduction: proton transfer through the respiratory complexes | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 165–87 | year = 2006 | pmid = 16756489 | pmc = 2659341 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.062003.101730 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These proteins use the energy released from passing electrons from [[reducing agent|reduced]] molecules like NADH onto [[oxygen]] to pump [[proton]]s across a membrane.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schultz BE, Chan SI | title = Structures and proton-pumping strategies of mitochondrial respiratory enzymes | journal = Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure | volume = 30 | issue =  | pages = 23–65 | year = 2001 | pmid = 11340051 | doi = 10.1146/annurev.biophys.30.1.23 | url = https://authors.library.caltech.edu/1623/1/SCHarbbs01.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in eukaryotes by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the electron transport chain. In prokaryotes, these proteins are found in the cell's inner membrane. These proteins use the energy released from passing electrons from reduced molecules like NADH onto oxygen to pump protons across a membrane.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氧化磷酸化中，通过如柠檬酸循环等代谢途径，电子从被消化吸收的食物分子上转移到氧气上，并将产生的能量以ATP的方式储存起来。在真核生物中，这一过程是通过线粒体膜上的一系列膜蛋白来完成的，被称为电子传递链。而在原核生物中，这些蛋白质存在于细胞的内膜中。这些蛋白质利用电子从还原性分子(如NADH)传递到氧气所释放的能量来泵送质子穿过细胞膜。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATPsyn.gif|thumb|right|Mechanism of [[ATP synthase]]. ATP is shown in red, ADP and phosphate in pink and the rotating stalk subunit in black.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Mechanism of [[ATP synthase. ATP is shown in red, ADP and phosphate in pink and the rotating stalk subunit in black.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[ ATP 合成酶]的作用机制。ATP 显示为红色，ADP 和磷酸显示为粉红色，转柄亚基显示为黑色&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton [[diffusion|concentration difference]] across the membrane and generates an [[electrochemical gradient]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Capaldi RA, Aggeler R | title = Mechanism of the F(1)F(0)-type ATP synthase, a biological rotary motor | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 27 | issue = 3 | pages = 154–60 | date = March 2002 | pmid = 11893513 | doi = 10.1016/S0968-0004(01)02051-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called [[ATP synthase]]. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the [[active site]] of the synthase domain to change shape and phosphorylate [[adenosine diphosphate]]&amp;amp;nbsp;– turning it into ATP.&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton concentration difference across the membrane and generates an electrochemical gradient. This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called ATP synthase. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the active site of the synthase domain to change shape and phosphorylate adenosine diphosphate– turning it into ATP.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
将质子泵出线粒体，会在膜上形成质子浓度差，产生电化学梯度。这种力量促使质子通过ATP合成酶的基座回到线粒体中。质子的流动使柄亚基旋转，从而改变合成酶域的活性位点的形状，使二磷酸腺苷磷酸化--变成ATP。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from inorganic compounds===&lt;br /&gt;
无机化合物的能量&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Microbial metabolism|Nitrogen cycle}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：微生物代谢和氮循环&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Chemolithotroph]]y is a type of metabolism found in [[prokaryote]]s where energy is obtained from the oxidation of [[inorganic compound]]s. These organisms can use [[hydrogen]],&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Friedrich B, Schwartz E | title = Molecular biology of hydrogen utilization in aerobic chemolithotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 47 | issue =  | pages = 351–83 | year = 1993 | pmid = 8257102 | doi = 10.1146/annurev.mi.47.100193.002031 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; reduced [[sulfur]] compounds (such as [[sulfide]], [[hydrogen sulfide]] and [[thiosulfate]]),&amp;lt;ref name=Physiology1/&amp;gt; [[Iron(II) oxide|ferrous iron (FeII)]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Weber KA, Achenbach LA, Coates JD | title = Microorganisms pumping iron: anaerobic microbial iron oxidation and reduction | journal = Nature Reviews. Microbiology | volume = 4 | issue = 10 | pages = 752–64 | date = October 2006 | pmid = 16980937 | doi = 10.1038/nrmicro1490 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1203&amp;amp;context=bioscifacpub | s2cid = 8528196 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; or [[ammonia]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Jetten MS, Strous M, van de Pas-Schoonen KT, Schalk J, van Dongen UG, van de Graaf AA, Logemann S, Muyzer G, van Loosdrecht MC, Kuenen JG | display-authors = 6 | title = The anaerobic oxidation of ammonium | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 22 | issue = 5 | pages = 421–37 | date = December 1998 | pmid = 9990725 | doi = 10.1111/j.1574-6976.1998.tb00379.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as [[oxygen]] or [[nitrite]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Simon J | title = Enzymology and bioenergetics of respiratory nitrite ammonification | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 26 | issue = 3 | pages = 285–309 | date = August 2002 | pmid = 12165429 | doi = 10.1111/j.1574-6976.2002.tb00616.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These microbial processes are important in global [[biogeochemical cycle]]s such as [[acetogenesis]], [[nitrification]] and [[denitrification]] and are critical for [[fertility (soil)|soil fertility]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Conrad R | title = Soil microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO) | journal = Microbiological Reviews | volume = 60 | issue = 4 | pages = 609–40 | date = December 1996 | pmid = 8987358 | pmc = 239458 | doi = 10.1128/MMBR.60.4.609-640.1996 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barea JM, Pozo MJ, Azcón R, Azcón-Aguilar C | title = Microbial co-operation in the rhizosphere | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 56 | issue = 417 | pages = 1761–78 | date = July 2005 | pmid = 15911555 | doi = 10.1093/jxb/eri197 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Chemolithotrophy is a type of metabolism found in prokaryotes where energy is obtained from the oxidation of inorganic compounds. These organisms can use hydrogen, reduced sulfur compounds (such as sulfide, hydrogen sulfide and thiosulfate), or ammonia as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as oxygen or nitrite. These microbial processes are important in global biogeochemical cycles such as acetogenesis, nitrification and denitrification and are critical for soil fertility.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
化能无机营养是在原核生物中发现的一种新陈代谢，其能量来自于无机化合物的氧化。这些生物可以利用氢气、还原硫化合物(如硫化物、硫化氢和硫代硫酸酯)或氨作为还原力的来源，它们从这些化合物与氧或亚硝酸盐等电子接受体的氧化作用中获得能量。这些微生物过程在全球生物地球化学循环（如乙酰化、硝化和反硝化）中非常重要，对土壤肥力也很关键。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from light===&lt;br /&gt;
光能&lt;br /&gt;
{{further|Phototroph|Photophosphorylation|Chloroplast}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光养，光磷酸化和叶绿体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by [[plant]]s, [[cyanobacteria]], [[purple bacteria]], [[green sulfur bacteria]] and some [[protist]]s. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = van der Meer MT, Schouten S, Bateson MM, Nübel U, Wieland A, Kühl M, de Leeuw JW, Sinninghe Damsté JS, Ward DM | display-authors = 6 | title = Diel variations in carbon metabolism by green nonsulfur-like bacteria in alkaline siliceous hot spring microbial mats from Yellowstone National Park | journal = Applied and Environmental Microbiology | volume = 71 | issue = 7 | pages = 3978–86 | date = July 2005 | pmid = 16000812 | pmc = 1168979 | doi = 10.1128/AEM.71.7.3978-3986.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tichi MA, Tabita FR | title = Interactive control of Rhodobacter capsulatus redox-balancing systems during phototrophic metabolism | journal = Journal of Bacteriology | volume = 183 | issue = 21 | pages = 6344–54 | date = November 2001 | pmid = 11591679 | pmc = 100130 | doi = 10.1128/JB.183.21.6344-6354.2001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by plants, cyanobacteria, purple bacteria, green sulfur bacteria and some protists. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
阳光中的能量被植物、蓝藻、紫细菌、绿硫细菌和一些原生生物所吸收。这个过程通常与二氧化碳转化为有机化合物相结合，这是光合作用的一部分，下文将对此进行讨论。然而，原核生物的能量捕获和碳固定系统可以单独运作，因为紫色细菌和绿硫细菌可以利用阳光作为能源，同时在碳固定和有机化合物发酵之间转换。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter | name-list-style = vanc |date=2002|chapter =Energy Conversion: Mitochondria and Chloroplasts|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21063/|title =Molecular Biology of the Cell. 4th edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt; The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called [[photosynthetic reaction centre]]s. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of [[photosynthetic pigment]] present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Allen JP, Williams JC | title = Photosynthetic reaction centers | journal = FEBS Letters | volume = 438 | issue = 1–2 | pages = 5–9 | date = October 1998 | pmid = 9821949 | doi = 10.1016/S0014-5793(98)01245-9 | s2cid = 21596537 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis. The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called photosynthetic reaction centres. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of photosynthetic pigment present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在许多生物体中，太阳能的获取在原理上类似于氧化磷酸化，因为它涉及到以质子浓度梯度的形式储存能量。这种质子动力驱动 ATP 的合成。驱动这种电子传递链所需的电子来自于聚光蛋白质，这种蛋白质被叫做光合反应中心。根据存在的光合色素的性质，反应中心分为两种类型。大多数光合细菌只有一种类型，而植物和蓝藻有两种类型。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, [[photosystem|photosystem II]] uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the [[cytochrome b6f complex]], which uses their energy to pump protons across the [[thylakoid]] membrane in the [[chloroplast]].&amp;lt;ref name=Nelson2004/&amp;gt; These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through [[photosystem|photosystem I]] and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Munekage Y, Hashimoto M, Miyake C, Tomizawa K, Endo T, Tasaka M, Shikanai T | title = Cyclic electron flow around photosystem I is essential for photosynthesis | journal = Nature | volume = 429 | issue = 6991 | pages = 579–82 | date = June 2004 | pmid = 15175756 | doi = 10.1038/nature02598 | bibcode = 2004Natur.429..579M | s2cid = 4421776 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;/sup&amp;gt;fThese cooenzyme can be used in the [[Calvin cycle]], which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, photosystem II uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the cytochrome b6f complex, which uses their energy to pump protons across the thylakoid membrane in the chloroplast. These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through photosystem I and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; .fThese cooenzyme can be used in the Calvin cycle, which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在植物、藻类和蓝藻中，光系统 II 利用光能将电子从水中移走，释放出氧气。然后电子流向细胞色素b6f蛋白复合体，后者利用它们的能量穿过叶绿体中的类囊体膜，泵入质子。这些质子在驱动ATP合成酶时通过膜向后移动，就像之前一样。然后电子流经光系统I，可以用来减少辅酶NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;。这些辅酶可用于[[卡尔文循环]](下文将对此进行讨论)，或被循环用于进一步生成ATP。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Anabolism==&lt;br /&gt;
合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Anabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Anabolism''' is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as [[amino acid]]s, [[monosaccharide]]s, [[Terpenoid|isoprenoids]] and [[nucleotide]]s, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s, [[lipid]]s and [[nucleic acid]]s.&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;{{cite web|last=Mandal|first=Ananya| name-list-style = vanc |date=2009-11-26|title=What is Anabolism?|url=https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Anabolism.aspx|access-date=2020-07-04|website=News-Medical.net|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as amino acids, monosaccharides, isoprenoids and nucleotides, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as proteins, polysaccharides, lipids and nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
合成代谢是一系列建设性的新陈代谢过程，在这一系列过程中分解代谢所释放的能量被用来合成复杂的分子。一般来说，组成细胞结构的复杂分子是由小而简单的前体逐步构成的。合成代谢包括三个基本阶段。首先是氨基酸、单糖、异戊二烯和核苷酸等前体的产生，其次是利用ATP产生的能量将它们活化成活性形式，第三是将这些前体组装成复杂的分子，如蛋白质、多糖、脂质和核酸。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. [[Autotroph]]s such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like [[carbon dioxide]] and water.  [[Heterotroph]]s, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. Autotrophs such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like carbon dioxide and water.  Heterotrophs, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体的合成代谢根据其细胞中构建分子的来源而有所不同。植物等自养生物可以在细胞中利用二氧化碳和水等简单分子中构建复杂的有机分子（如多糖和蛋白质）。而异养生物则需要更复杂的物质来源（如单糖和氨基酸）才能产生这些复杂的分子。生物可以根据其能量的最终来源进一步分类: 光自养生物和光异养生物从光中获得能量，而化能自养生物和化能异养生物从无机氧化反应中获得能量。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbon fixation===&lt;br /&gt;
碳固定&lt;br /&gt;
{{further|Photosynthesis|Carbon fixation|Chemosynthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光合作用，碳固定和化学合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Plagiomnium affine laminazellen.jpeg|thumb|Plant cells (bounded by purple walls) filled with chloroplasts (green), which are the site of photosynthesis]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
含叶绿体（绿色）的植物细胞（以紫色壁为边界），叶绿体是光合作用的部位&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and [[carbon dioxide]] (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the [[photosynthetic reaction centre]]s, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into [[glycerate 3-phosphate]], which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme [[RuBisCO]] as part of the [[Calvin cycle|Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Miziorko HM, Lorimer GH | title = Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 52 | issue =  | pages = 507–35 | year = 1983 | pmid = 6351728 | doi = 10.1146/annurev.bi.52.070183.002451 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Three types of photosynthesis occur in plants, [[C3 carbon fixation]], [[C4 carbon fixation]] and [[Crassulacean acid metabolism|CAM photosynthesis]]. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dodd AN, Borland AM, Haslam RP, Griffiths H, Maxwell K | title = Crassulacean acid metabolism: plastic, fantastic | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 53 | issue = 369 | pages = 569–80 | date = April 2002 | pmid = 11886877 | doi = 10.1093/jexbot/53.369.569 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and carbon dioxide (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the photosynthetic reaction centres, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into glycerate 3-phosphate, which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme RuBisCO as part of the Calvin – Benson cycle.[64] Three types of photosynthesis occur in plants, C3 carbon fixation, C4 carbon fixation and CAM photosynthesis. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO2 directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO2 into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
光合作用就是依靠阳光和二氧化碳(CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;)合成碳水化合物。在植物中，蓝细菌和藻类的含氧光合作用使水分解，排出氧气。如前所述，这一过程利用光合反应中心产生的ATP和NADPH将CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;转化为三磷酸甘油酯，然后再转化为葡萄糖。这个固碳反应作为卡尔文-本森Calvin – Benson 循环的一部分是在RuBisCO酶的催化下进行的。植物有三种类型的光合作用:C3固碳、C4固碳和CAM光合作用。它们的不同之处在于二氧化碳进入卡尔文循环的路径不同，C3植物直接固定二氧化碳，而C4和CAM植物首先将二氧化碳吸收到其他化合物中，以适应强烈的阳光和干燥的环境。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic [[prokaryote]]s the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle, a [[Reverse Krebs cycle|reversed citric acid]] cycle,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hügler M, Wirsen CO, Fuchs G, Taylor CD, Sievert SM | title = Evidence for autotrophic CO2 fixation via the reductive tricarboxylic acid cycle by members of the epsilon subdivision of proteobacteria | journal = Journal of Bacteriology | volume = 187 | issue = 9 | pages = 3020–7 | date = May 2005 | pmid = 15838028 | pmc = 1082812 | doi = 10.1128/JB.187.9.3020-3027.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; or the carboxylation of acetyl-CoA.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Strauss G, Fuchs G | title = Enzymes of a novel autotrophic CO2 fixation pathway in the phototrophic bacterium Chloroflexus aurantiacus, the 3-hydroxypropionate cycle | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 215 | issue = 3 | pages = 633–43 | date = August 1993 | pmid = 8354269 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1993.tb18074.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Prokaryotic [[Chemotroph|chemoautotrophs]] also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Shively JM, van Keulen G, Meijer WG | title = Something from almost nothing: carbon dioxide fixation in chemoautotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 52 | issue =  | pages = 191–230 | year = 1998 | pmid = 9891798 | doi = 10.1146/annurev.micro.52.1.191 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic prokaryotes the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin– Benson cycle, a reversed citric acid cycle, or the carboxylation of acetyl-CoA. Prokaryotic chemoautotrophs also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在能够光合作用的原核生物中，碳固定的机制更加多样。对它们而言，二氧化碳可以通过Calvin– Benson循环、反向三羧酸循环或乙酰辅酶A的羧化作用得到固定。原核化能自养生物也通过Calvin– Benson环固定CO &amp;lt; sub &amp;gt; 2 &amp;lt;/sub &amp;gt;，但它们利用无机化合物的能量来驱动反应。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbohydrates and glycans===&lt;br /&gt;
碳水化合物和聚糖&lt;br /&gt;
{{further|Gluconeogenesis|Glyoxylate cycle|Glycogenesis|Glycosylation}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：糖异生，乙醛酸循环，糖异生和糖基化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into [[monosaccharide]]s such as [[glucose]] and then used to assemble [[polysaccharide]]s such as [[starch]]. The generation of [[glucose]] from compounds like [[pyruvate]], [[lactic acid|lactate]], [[glycerol]], [[glycerate 3-phosphate]] and [[amino acid]]s is called [[gluconeogenesis]]. Gluconeogenesis converts pyruvate to [[glucose-6-phosphate]] through a series of intermediates, many of which are shared with [[glycolysis]].&amp;lt;ref name=Bouche/&amp;gt; However, this pathway is not simply [[glycolysis]] run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a [[futile cycle]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Boiteux A, Hess B | title = Design of glycolysis | journal = Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences | volume = 293 | issue = 1063 | pages = 5–22 | date = June 1981 | pmid = 6115423 | doi = 10.1098/rstb.1981.0056 | doi-access = free | bibcode = 1981RSPTB.293....5B }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pilkis SJ, el-Maghrabi MR, Claus TH | title = Fructose-2,6-bisphosphate in control of hepatic gluconeogenesis. From metabolites to molecular genetics | journal = Diabetes Care | volume = 13 | issue = 6 | pages = 582–99 | date = June 1990 | pmid = 2162755 | doi = 10.2337/diacare.13.6.582 | s2cid = 44741368 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into monosaccharides such as glucose and then used to assemble polysaccharides such as starch. The generation of glucose from compounds like pyruvate, lactate, glycerol, glycerate 3-phosphate and amino acids is called gluconeogenesis. Gluconeogenesis converts pyruvate to glucose-6-phosphate through a series of intermediates, many of which are shared with glycolysis.However, this pathway is not simply glycolysis run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a futile cycle.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在碳水化合物合成代谢过程中，简单的有机酸可转化为葡萄糖等单糖，再用于合成淀粉等多糖。由丙酮酸、乳酸、甘油、3-磷酸甘油酸和氨基酸等化合物生成葡萄糖称为葡萄糖异生。糖异生作用通过一系列中间产物将丙酮酸转化为葡萄糖-6-磷酸，其中许多中间产物与糖酵解过程相同。然而，这一途径并不是简单的糖酵解逆向运行，因为有几个步骤是由非糖酵解酶催化的。这很重要，因为它使得葡萄糖的形成和分解可以分别被调节，而且防止了两条途径在无效循环中同时运行。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in [[vertebrate]]s such as humans the [[fatty acid]]s in these stores cannot be converted to glucose through [[gluconeogenesis]] as these organisms cannot convert acetyl-CoA into [[pyruvate]]; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery.&amp;lt;ref name=Ensign&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ensign SA | title = Revisiting the glyoxylate cycle: alternate pathways for microbial acetate assimilation | journal = Molecular Microbiology | volume = 61 | issue = 2 | pages = 274–6 | date = July 2006 | pmid = 16856935 | doi = 10.1111/j.1365-2958.2006.05247.x | s2cid = 39986630 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce [[Ketone body|ketone bodies]] from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Finn PF, Dice JF | title = Proteolytic and lipolytic responses to starvation | journal = Nutrition | volume = 22 | issue = 7–8 | pages = 830–44 | year = 2006 | pmid = 16815497 | doi = 10.1016/j.nut.2006.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the [[glyoxylate cycle]], which bypasses the [[decarboxylation]] step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to [[oxaloacetate]], where it can be used for the production of glucose.&amp;lt;ref name=Ensign/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg HL, Krebs HA | title = Synthesis of cell constituents from C2-units by a modified tricarboxylic acid cycle | journal = Nature | volume = 179 | issue = 4568 | pages = 988–91 | date = May 1957 | pmid = 13430766 | doi = 10.1038/179988a0 | s2cid = 40858130 | bibcode = 1957Natur.179..988K }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Evans|first1=Rhys D.|last2=Heather|first2=Lisa C. | name-list-style = vanc |date=June 2016|title=Metabolic pathways and abnormalities|journal=Surgery (Oxford)|volume=34|issue=6|pages=266–272|doi=10.1016/j.mpsur.2016.03.010|issn=0263-9319|url=https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:84c0a8e7-38e9-4de2-ba19-9f129a07987a}}&amp;lt;/ref&amp;gt; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in vertebrates such as humans the fatty acids in these stores cannot be converted to glucose through gluconeogenesis as these organisms cannot convert acetyl-CoA into pyruvate; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery. As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce ketone bodies from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids. In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the glyoxylate cycle, which bypasses the decarboxylation step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to oxaloacetate, where it can be used for the production of glucose. Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood. &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然脂肪是储存能量的一种常见方式，但在脊椎动物(如人类)体内储存的脂肪酸不能通过葡萄糖异生作用转化为葡萄糖，因为这些生物不能将乙酰辅酶A转化为丙酮酸;植物有必要的酶催化机制，而动物没有。因此，在长期饥饿后，脊椎动物需要从脂肪酸中产生酮体，以取代大脑等不能代谢脂肪酸的组织中的葡萄糖。在其他生物体如植物和细菌中，这个代谢问题是靠乙醛酸循环来解决的。乙醛酸循环绕过三羧酸循环中的脱羧步骤，并将乙酰辅酶a转化为草酰乙酸，在那里它可以用来生产葡萄糖。除了脂肪，葡萄糖也作为一种能量资源储存在大多数组织中，一般会通过它的糖化来维持血液中的葡萄糖水平。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and [[glycan]]s are made by the sequential addition of monosaccharides by [[glycosyltransferase]] from a reactive sugar-phosphate donor such as [[uridine diphosphate glucose]] (UDP-Glc) to an acceptor [[hydroxyl]] group on the growing polysaccharide. As any of the [[hydroxyl]] groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Freeze|first1=Hudson H. | name-list-style = vanc | chapter =Glycosylation Precursors|date=2015|url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK453043/| title = Essentials of Glycobiology|editor-last=Varki|editor-first=Ajit|edition=3rd|place=Cold Spring Harbor (NY)|publisher=Cold Spring Harbor Laboratory Press|pmid=28876856|access-date=2020-07-08|last2=Hart|first2=Gerald W.|last3=Schnaar|first3=Ronald L.|doi=10.1101/glycobiology.3e.005 |doi-broken-date=1 November 2020 |editor2-last=Cummings|editor2-first=Richard D.|editor3-last=Esko|editor3-first=Jeffrey D.|editor4-last=Stanley|editor4-first=Pamela }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called [[oligosaccharyltransferase]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Opdenakker G, Rudd PM, Ponting CP, Dwek RA | title = Concepts and principles of glycobiology | journal = FASEB Journal | volume = 7 | issue = 14 | pages = 1330–7 | date = November 1993 | pmid = 8224606 | doi = 10.1096/fasebj.7.14.8224606 | s2cid = 10388991 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = McConville MJ, Menon AK | title = Recent developments in the cell biology and biochemistry of glycosylphosphatidylinositol lipids (review) | journal = Molecular Membrane Biology | volume = 17 | issue = 1 | pages = 1–16 | year = 2000 | pmid = 10824734 | doi = 10.1080/096876800294443 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and glycans are made by the sequential addition of monosaccharides by glycosyltransferase from a reactive sugar-phosphate donor such as uridine diphosphate glucose (UDP-Glc) to an acceptor hydroxyl group on the growing polysaccharide. As any of the hydroxyl groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures. The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called oligosaccharyltransferases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
多糖和聚糖是在糖基转移酶作用下，将单糖从活性糖-磷酸盐供体（如尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-Glc)）依次加入到生长中的多糖的受体羟基上形成的。由于底物环上的任何羟基都可以作为受体，所以产生的多糖会有直链或支链结构。产生的多糖本身具有结构或代谢功能，还可以通过低聚糖转移酶转移到脂质和蛋白质中。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Fatty acids, isoprenoids and sterol===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸，类异戊二烯和固醇&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Fatty acid synthesis|Steroid metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：脂肪酸合成和类固醇代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Sterol synthesis.svg|thumb|right|upright=1.6|Simplified version of the [[steroid synthesis]] pathway with the intermediates [[isopentenyl pyrophosphate]] (IPP), [[dimethylallyl pyrophosphate]] (DMAPP), [[geranyl pyrophosphate]] (GPP) and [[squalene]] shown. Some intermediates are omitted for clarity.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Simplified version of the [[steroid synthesis pathway with the intermediates isopentenyl pyrophosphate (IPP), dimethylallyl pyrophosphate (DMAPP), geranyl pyrophosphate (GPP) and squalene shown. Some intermediates are omitted for clarity.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
具有中间体异戊烯基焦磷酸酯（IPP），二甲基烯丙基焦磷酸酯（DMAPP），香叶基焦磷酸酯（GPP）和角鲨烯的类固醇合成途径的简化版本。为了清晰起见，省略了一些中间步骤。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by [[fatty acid synthase]]s that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, [[dehydration reaction|dehydrate]] it to an [[alkene]] group and then reduce it again to an [[alkane]] group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Chirala SS, Wakil SJ | title = Structure and function of animal fatty acid synthase | journal = Lipids | volume = 39 | issue = 11 | pages = 1045–53 | date = November 2004 | pmid = 15726818 | doi = 10.1007/s11745-004-1329-9 | s2cid = 4043407 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; while in plant [[plastid]]s and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = White SW, Zheng J, Zhang YM | title = The structural biology of type II fatty acid biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 74 | issue =  | pages = 791–831 | year = 2005 | pmid = 15952903 | doi = 10.1146/annurev.biochem.74.082803.133524 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ohlrogge JB, Jaworski JG | title = Regulation of Fatty Acid Synthesis | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 48 | issue =  | pages = 109–136 | date = June 1997 | pmid = 15012259 | doi = 10.1146/annurev.arplant.48.1.109 | s2cid = 46348092 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by fatty acid synthases that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, dehydrate it to an alkene group and then reduce it again to an alkane group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein, while in plant plastids and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸是由脂肪酸合成酶聚合并还原乙酰辅酶A单元制成的。脂肪酸中的酰基链通过一些反应的循环得以延伸，这些反应包括:添加酰基，将其还原为醇，脱水成烯烃基团，然后再还原为烷烃基团。脂肪酸生物合成的酶可以分为两类：在动物和真菌中，所有脂肪酸合成酶的反应都是由单一的多功能I型蛋白来完成的，而在植物的质体和细菌中，则由单独的II型酶来完成每一步。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Terpene]]s and [[terpenoid|isoprenoids]] are a large class of lipids that include the [[carotenoid]]s and form the largest class of plant [[natural product]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dubey VS, Bhalla R, Luthra R | title = An overview of the non-mevalonate pathway for terpenoid biosynthesis in plants | journal = Journal of Biosciences | volume = 28 | issue = 5 | pages = 637–46 | date = September 2003 | pmid = 14517367 | doi = 10.1007/BF02703339 | url = http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | url-status = dead | s2cid = 27523830 | archive-url = https://web.archive.org/web/20070415213325/http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | df =  | archive-date = 15 April 2007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These compounds are made by the assembly and modification of [[isoprene]] units donated from the reactive precursors [[isopentenyl pyrophosphate]] and [[dimethylallyl pyrophosphate]].&amp;lt;ref name=Kuzuyama&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kuzuyama T, Seto H | title = Diversity of the biosynthesis of the isoprene units | journal = Natural Product Reports | volume = 20 | issue = 2 | pages = 171–83 | date = April 2003 | pmid = 12735695 | doi = 10.1039/b109860h }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the [[mevalonate pathway]] produces these compounds from acetyl-CoA,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Grochowski LL, Xu H, White RH | title = Methanocaldococcus jannaschii uses a modified mevalonate pathway for biosynthesis of isopentenyl diphosphate | journal = Journal of Bacteriology | volume = 188 | issue = 9 | pages = 3192–8 | date = May 2006 | pmid = 16621811 | pmc = 1447442 | doi = 10.1128/JB.188.9.3192-3198.2006 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; while in plants and bacteria the [[non-mevalonate pathway]] uses pyruvate and [[glyceraldehyde 3-phosphate]] as substrates.&amp;lt;ref name=Kuzuyama/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lichtenthaler HK | title = The 1-Deoxy-D-Xylulose-5-Phosphate Pathway of Isoprenoid Biosynthesis in Plants | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 50 | issue =  | pages = 47–65 | date = June 1999 | pmid = 15012203 | doi = 10.1146/annurev.arplant.50.1.47 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; One important reaction that uses these activated isoprene donors is [[steroid biosynthesis|sterol biosynthesis]]. Here, the isoprene units are joined together to make [[squalene]] and then folded up and formed into a set of rings to make [[lanosterol]].&amp;lt;ref name=Schroepfer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schroepfer GJ | title = Sterol biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 50 | issue =  | pages = 585–621 | year = 1981 | pmid = 7023367 | doi = 10.1146/annurev.bi.50.070181.003101 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Lanosterol can then be converted into other sterol such as [[cholesterol]] and [[ergosterol]].&amp;lt;ref name=Schroepfer/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lees ND, Skaggs B, Kirsch DR, Bard M | title = Cloning of the late genes in the ergosterol biosynthetic pathway of Saccharomyces cerevisiae--a review | journal = Lipids | volume = 30 | issue = 3 | pages = 221–6 | date = March 1995 | pmid = 7791529 | doi = 10.1007/BF02537824 | s2cid = 4019443 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Terpenes and isoprenoids are a large class of lipids that include the carotenoids and form the largest class of plant natural products. These compounds are made by the assembly and modification of isoprene units donated from the reactive precursors isopentenyl pyrophosphate and dimethylallyl pyrophosphate. These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the mevalonate pathway produces these compounds from acetyl-CoA, while in plants and bacteria the non-mevalonate pathway uses pyruvate and glyceraldehyde 3-phosphate as substrates. One important reaction that uses these activated isoprene donors is sterol biosynthesis. Here, the isoprene units are joined together to make squalene and then folded up and formed into a set of rings to make lanosterol. Lanosterol can then be converted into other sterol such as cholesterol and ergosterol.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
萜烯和异戊二烯是一大类脂类，包括类胡萝卜素，也是最大的一类植物天然产品。这些化合物是由反应性前体焦磷酸异戊烯酯和焦磷酸二甲基烯丙基酯所提供的异戊二烯单元组装和改性而成。这些前体可以靠不同的途径制造。在动物和古生物中，甲戊二酸途径从乙酰辅酶A产生这些化合物，而在植物和细菌中，非甲戊二酸途径使用丙酮酸和甘油醛3-磷酸作为底物。使用这些活化的异戊二烯供体的一个重要反应是固醇的生物合成。在该反应中，异戊二烯单元连接在一起，制成角鲨烯，然后折叠起来形成一组环，制成羊毛固醇。羊毛固醇随后可转化为其他固醇，如胆固醇和麦角固醇。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Proteins===&lt;br /&gt;
蛋白质类&lt;br /&gt;
{{further|Protein biosynthesis|Amino acid synthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质生物合成和氨基酸合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine [[essential amino acid]]s must be obtained from food.&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt; Some simple [[parasite]]s, such as the bacteria ''[[Mycoplasma pneumoniae]]'', lack all amino acid synthesis and take their amino acids directly from their hosts.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Himmelreich R, Hilbert H, Plagens H, Pirkl E, Li BC, Herrmann R | title = Complete sequence analysis of the genome of the bacterium Mycoplasma pneumoniae | journal = Nucleic Acids Research | volume = 24 | issue = 22 | pages = 4420–49 | date = November 1996 | pmid = 8948633 | pmc = 146264 | doi = 10.1093/nar/24.22.4420 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by [[glutamate]] and [[glutamine]]. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then [[Transaminase|transaminated]] to form an amino acid.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1 = Guyton |first1 = Arthur C. | first2 = John E. | last2 = Hall | name-list-style = vanc |title=Textbook of Medical Physiology |url=https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu |url-access=limited |publisher=Elsevier |year=2006 |location=Philadelphia |pages=[https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu/page/n889 855]–6 |isbn=978-0-7216-0240-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine essential amino acids must be obtained from food. All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by glutamate and glutamine. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then transaminated to form an amino acid.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体合成这20种常见氨基酸的能力各不相同。大多数细菌和植物都能合成这20种氨基酸，但哺乳动物只能合成11种非必需氨基酸，因此必须从食物中获得9种必需氨基酸。所有的氨基酸都是由糖酵解、三羧酸循环或磷酸戊糖途径的中间产物合成的。氮由谷氨酸和谷氨酰胺提供。非关键氨基酸的合成取决于适当的α-酮酸的形成，它可以转氨基形成氨基酸。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of [[peptide bond]]s. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its [[primary structure]]. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a [[transfer RNA]] molecule through an [[ester]] bond. This [[aminoacyl-tRNA]] precursor is produced in an [[Adenosine triphosphate|ATP]]-dependent reaction carried out by an [[aminoacyl tRNA synthetase]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ibba M, Söll D | title = The renaissance of aminoacyl-tRNA synthesis | journal = EMBO Reports | volume = 2 | issue = 5 | pages = 382–7 | date = May 2001 | pmid = 11375928 | pmc = 1083889 | doi = 10.1093/embo-reports/kve095 | url = http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid={A158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0} | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20110501181419/http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid=%7BA158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0%7D | df =  | archive-date = 1 May 2011 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the [[ribosome]], which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a [[messenger RNA]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lengyel P, Söll D | title = Mechanism of protein biosynthesis | journal = Bacteriological Reviews | volume = 33 | issue = 2 | pages = 264–301 | date = June 1969 | pmid = 4896351 | pmc = 378322 | doi = 10.1128/MMBR.33.2.264-301.1969 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of peptide bonds. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its primary structure. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a transfer RNA molecule through an ester bond. This aminoacyl-tRNA precursor is produced in an ATP-dependent reaction carried out by an aminoacyl tRNA synthetase. This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the ribosome, which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a messenger RNA.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸通过肽键链连接成蛋白质。每种不同的蛋白质都有一个独特的氨基酸残基序列：这就是它的主要结构。就像字母表的字母可以组合成无穷无尽的各种单词一样，氨基酸也能以不同的序列连接起来，形成种类繁多的蛋白质。蛋白质是由氨基酸制成的，这些氨基酸通过酯键附着在转运RNA(tRNA)分子上而被激活。氨基酰tRNA前体是在靠氨基酰tRNA合成酶进行的ATP依赖性反应中产生的。然后，这种氨基酰tRNA成为核糖体的底物，核糖体利用信使RNA中的序列信息将氨基酸连接到伸长的蛋白质链上。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Nucleotide synthesis and salvage===&lt;br /&gt;
核苷酸的合成和补救途径&lt;br /&gt;
{{further|Nucleotide salvage|Pyrimidine biosynthesis|Purine#Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：核苷酸补救途径，嘧啶的生物合成和嘌呤§代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and [[formic acid]] in pathways that require large amounts of metabolic energy.&amp;lt;ref name=Rudolph&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rudolph FB | title = The biochemistry and physiology of nucleotides | journal = The Journal of Nutrition | volume = 124 | issue = 1 Suppl | pages = 124S–127S | date = January 1994 | pmid = 8283301 | doi = 10.1093/jn/124.suppl_1.124S }} {{cite journal | vauthors = Zrenner R, Stitt M, Sonnewald U, Boldt R | title = Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants | journal = Annual Review of Plant Biology | volume = 57 | issue =  | pages = 805–36 | year = 2006 | pmid = 16669783 | doi = 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides.&amp;lt;ref name=Rudolph/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Stasolla C, Katahira R, Thorpe TA, Ashihara H | title = Purine and pyrimidine nucleotide metabolism in higher plants | journal = Journal of Plant Physiology | volume = 160 | issue = 11 | pages = 1271–95 | date = November 2003 | pmid = 14658380 | doi = 10.1078/0176-1617-01169 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; [[Purine]]s are synthesized as [[nucleoside]]s (bases attached to [[ribose]]).&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid 22531138&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies O, Mendes P, Smallbone K, Malys N | title = Characterisation of multiple substrate-specific (d)ITP/(d)XTPase and modelling of deaminated purine nucleotide metabolism | journal = BMB Reports | volume = 45 | issue = 4 | pages = 259–64 | date = April 2012 | pmid = 22531138 | doi = 10.5483/BMBRep.2012.45.4.259 | url = http://wrap.warwick.ac.uk/49510/1/WRAP_Malys_%5B45-4%5D1204261917_%28259-264%29BMB_11-169.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Both [[adenine]] and [[guanine]] are made from the precursor nucleoside [[inosine]] monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids [[glycine]], [[glutamine]], and [[aspartic acid]], as well as [[formate]] transferred from the [[coenzyme]] [[folic acid|tetrahydrofolate]]. [[Pyrimidine]]s, on the other hand, are synthesized from the base [[Pyrimidinecarboxylic acid|orotate]], which is formed from glutamine and aspartate.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith JL | title = Enzymes of nucleotide synthesis | journal = Current Opinion in Structural Biology | volume = 5 | issue = 6 | pages = 752–7 | date = December 1995 | pmid = 8749362 | doi = 10.1016/0959-440X(95)80007-7 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and formic acid in pathways that require large amounts of metabolic energy. Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides. Purines are synthesized as nucleosides (bases attached to ribose). Both adenine and guanine are made from the precursor nucleoside inosine monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids glycine, glutamine, and aspartic acid, as well as formate transferred from the coenzyme tetrahydrofolate. Pyrimidines, on the other hand, are synthesized from the base orotate, which is formed from glutamine and aspartate.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸由氨基酸、二氧化碳和甲酸在需要大量代谢能量的途径中生成。因此，大多数生物体都有有效的系统来挽救预先形成的核苷酸。嘌呤以核苷的形式合成(碱基附着在核糖上)。腺嘌呤和鸟嘌呤都是由一磷酸核苷肌苷前体合成的，而前体是由甘氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸的原子合成的，从辅酶四氢叶酸转移来的甲酸酯也是如此。另一方面，嘧啶是由磷酸基合成的，而磷酸基是由谷氨酰胺和天门冬氨酸形成的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Xenobiotics and redox metabolism==【Fernando标记】&lt;br /&gt;
异种生物学和氧化还原代谢&lt;br /&gt;
{{further|Xenobiotic metabolism|Drug metabolism|Alcohol metabolism|Antioxidant}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：异生物质代谢，药物代谢，酒精代谢和抗氧化剂&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called [[xenobiotic]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Testa B, Krämer SD | title = The biochemistry of drug metabolism--an introduction: part 1. Principles and overview | journal = Chemistry &amp;amp; Biodiversity | volume = 3 | issue = 10 | pages = 1053–101 | date = October 2006 | pmid = 17193224 | doi = 10.1002/cbdv.200690111 | s2cid = 28872968 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Xenobiotics such as [[drug|synthetic drugs]], [[poison|natural poisons]] and [[antibiotic]]s are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include [[cytochrome P450|cytochrome P450 oxidases]],&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Danielson PB | title = The cytochrome P450 superfamily: biochemistry, evolution and drug metabolism in humans | journal = Current Drug Metabolism | volume = 3 | issue = 6 | pages = 561–97 | date = December 2002 | pmid = 12369887 | doi = 10.2174/1389200023337054 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; [[Glucuronosyltransferase|UDP-glucuronosyltransferases]],&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = King CD, Rios GR, Green MD, Tephly TR | title = UDP-glucuronosyltransferases | journal = Current Drug Metabolism | volume = 1 | issue = 2 | pages = 143–61 | date = September 2000 | pmid = 11465080 | doi = 10.2174/1389200003339171 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; and [[glutathione S-transferase|glutathione ''S''-transferases]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sheehan D, Meade G, Foley VM, Dowd CA | title = Structure, function and evolution of glutathione transferases: implications for classification of non-mammalian members of an ancient enzyme superfamily | journal = The Biochemical Journal | volume = 360 | issue = Pt 1 | pages = 1–16 | date = November 2001 | pmid = 11695986 | pmc = 1222196 | doi = 10.1042/0264-6021:3600001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In [[ecology]], these reactions are particularly important in microbial [[biodegradation]] of pollutants and the [[bioremediation]] of contaminated land and oil spills.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Galvão TC, Mohn WW, de Lorenzo V | title = Exploring the microbial biodegradation and biotransformation gene pool | journal = Trends in Biotechnology | volume = 23 | issue = 10 | pages = 497–506 | date = October 2005 | pmid = 16125262 | doi = 10.1016/j.tibtech.2005.08.002 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even [[persistent organic pollutant]]s such as [[organochloride]] compounds.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Janssen DB, Dinkla IJ, Poelarends GJ, Terpstra P | title = Bacterial degradation of xenobiotic compounds: evolution and distribution of novel enzyme activities | journal = Environmental Microbiology | volume = 7 | issue = 12 | pages = 1868–82 | date = December 2005 | pmid = 16309386 | doi = 10.1111/j.1462-2920.2005.00966.x | url = https://pure.rug.nl/ws/files/3623678/2005EnvironMicrobiolJanssen.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called xenobiotics. Xenobiotics such as synthetic drugs, natural poisons and antibiotics are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include cytochrome P450 oxidases, UDP-glucuronosyltransferases, and glutathione S-transferases. This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In ecology, these reactions are particularly important in microbial biodegradation of pollutants and the bioremediation of contaminated land and oil spills. Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even persistent organic pollutants such as organochloride compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的生物都不断地接触到它们不能进食的化合物，如果它们在细胞中积累这些化合物就会被伤害，因为它们没有新陈代谢功能。这些具有潜在破坏性的化合物被称为异生物质。合成药物、天然毒物和抗生素等异生物质是通过一系列异生物质代谢酶来解毒的。在人体中，这些酶包括细胞色素 P450氧化酶、UDP-葡萄糖醛酸转移酶和谷胱甘肽 s- 转移酶。这套酶系统的作用分为三个阶段，首先氧化异生物质(第一阶段) ，然后将水溶性基团共轭到分子上(第二阶段)。经过降解的水溶性异生物质随后会从细胞中泵出，对多细胞生物来说，还会在排出之前进一步代谢(第三阶段)。在生态学中，这些反应在微生物对污染物的生物降解以及污染土地和溢油的生物修复中尤为重要。这些微生物反应中有许多是与多细胞生物相同的，但是由于微生物种类的惊人多样性，这些微生物能够处理比多细胞生物更广泛的异生物质，甚至能够降解有机氯化合物等持久性有机污染物。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for [[aerobic organism]]s is [[oxidative stress]].&amp;lt;ref name=Davies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies KJ | title = Oxidative stress: the paradox of aerobic life | journal = Biochemical Society Symposium | volume = 61 | issue =  | pages = 1–31 | year = 1995 | pmid = 8660387 | doi = 10.1042/bss0610001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Here, processes including [[oxidative phosphorylation]] and the formation of [[disulfide bond]]s during [[protein folding]] produce [[reactive oxygen species]] such as [[hydrogen peroxide]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tu BP, Weissman JS | title = Oxidative protein folding in eukaryotes: mechanisms and consequences | journal = The Journal of Cell Biology | volume = 164 | issue = 3 | pages = 341–6 | date = February 2004 | pmid = 14757749 | pmc = 2172237 | doi = 10.1083/jcb.200311055 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These damaging oxidants are removed by [[antioxidant]] metabolites such as [[glutathione]] and enzymes such as [[catalase]]s and [[peroxidase]]s.&amp;lt;ref name=Sies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sies H | title = Oxidative stress: oxidants and antioxidants | journal = Experimental Physiology | volume = 82 | issue = 2 | pages = 291–5 | date = March 1997 | pmid = 9129943 | doi = 10.1113/expphysiol.1997.sp004024 | s2cid = 20240552 | url = http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | access-date = 9 March 2007 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20090325001126/http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | archive-date = 25 March 2009 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Vertuani&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vertuani S, Angusti A, Manfredini S | title = The antioxidants and pro-antioxidants network: an overview | journal = Current Pharmaceutical Design | volume = 10 | issue = 14 | pages = 1677–94 | year = 2004 | pmid = 15134565 | doi = 10.2174/1381612043384655 | s2cid = 43713549 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for aerobic organisms is oxidative stress. Here, processes including oxidative phosphorylation and the formation of disulfide bonds during protein folding produce reactive oxygen species such as hydrogen peroxide. These damaging oxidants are removed by antioxidant metabolites such as glutathione and enzymes such as catalases and peroxidases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于好氧生物来说，一个相关的问题是氧化应激。这个过程包括氧化磷酸化和蛋白质折叠时二硫键的形成，它产生了活性氧类（如过氧化氢）。这些破坏性的氧化剂被抗氧化代谢物（如谷胱甘肽和酶）和酶（如过氧化氢酶和过氧化物酶）去除。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Thermodynamics of living organisms==&lt;br /&gt;
生命有机体的热力学&lt;br /&gt;
{{further|Biological thermodynamics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物热力学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the [[laws of thermodynamics]], which describe the transfer of heat and [[work (thermodynamics)|work]]. The [[second law of thermodynamics]] states that in any [[closed system]], the amount of [[entropy]] (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are [[open system (systems theory)|open systems]] that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in [[Thermodynamic equilibrium|equilibrium]], but instead are [[dissipative system]]s that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = von Stockar U, Liu J | title = Does microbial life always feed on negative entropy? Thermodynamic analysis of microbial growth | journal = Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics | volume = 1412 | issue = 3 | pages = 191–211 | date = August 1999 | pmid = 10482783 | doi = 10.1016/S0005-2728(99)00065-1 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The metabolism of a cell achieves this by coupling the [[spontaneous process]]es of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In [[non-equilibrium thermodynamics|thermodynamic]] terms, metabolism maintains order by creating disorder.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Demirel Y, Sandler SI | title = Thermodynamics and bioenergetics | journal = Biophysical Chemistry | volume = 97 | issue = 2–3 | pages = 87–111 | date = June 2002 | pmid = 12050002 | doi = 10.1016/S0301-4622(02)00069-8 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1006&amp;amp;context=chemengthermalmech }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the laws of thermodynamics, which describe the transfer of heat and work. The second law of thermodynamics states that in any closed system, the amount of entropy (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are open systems that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in equilibrium, but instead are dissipative systems that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments. The metabolism of a cell achieves this by coupling the spontaneous processes of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In thermodynamic terms, metabolism maintains order by creating disorder.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生命有机体一定会遵守热力学定律，该定律描述了热量和功的传递。热力学第二定律指出，在任何封闭系统中，熵的总量（混乱度）不会减少。尽管生物体惊人的复杂性似乎与这一定律相矛盾，但生命是可能的，因为它们是与环境交换物质和能量的开放系统。也就是说，生命系统并不处于平衡状态，而是耗散系统，它通过大量增加环境熵来维持其高度复杂的状态。细胞的新陈代谢通过将分解代谢的自发过程和合成代谢的非自发过程进行耦合来实现这一点。从热力学的角度来看，新陈代谢通过制造混乱来维持秩序。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Regulation and control==&lt;br /&gt;
调控&lt;br /&gt;
{{further|Metabolic pathway|Metabolic control analysis|Hormone|Regulatory enzymes|Cell signaling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：代谢途径，代谢控制分析，激素，调节酶和细胞信号转导&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely [[Control theory|regulated]] to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called [[homeostasis]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Albert R | title = Scale-free networks in cell biology | journal = Journal of Cell Science | volume = 118 | issue = Pt 21 | pages = 4947–57 | date = November 2005 | pmid = 16254242 | doi = 10.1242/jcs.02714 | arxiv = q-bio/0510054 | s2cid = 3001195 | bibcode = 2005q.bio....10054A }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brand MD | title = Regulation analysis of energy metabolism | journal = The Journal of Experimental Biology | volume = 200 | issue = Pt 2 | pages = 193–202 | date = January 1997 | pmid = 9050227 | url = http://jeb.biologists.org/cgi/reprint/200/2/193 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Soyer OS, Salathé M, Bonhoeffer S | title = Signal transduction networks: topology, response and biochemical processes | journal = Journal of Theoretical Biology | volume = 238 | issue = 2 | pages = 416–25 | date = January 2006 | pmid = 16045939 | doi = 10.1016/j.jtbi.2005.05.030 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the ''regulation'' of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the ''control'' exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the [[flux]] through the pathway).&amp;lt;ref name=Salter&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Salter M, Knowles RG, Pogson CI | title = Metabolic control | journal = Essays in Biochemistry | volume = 28 | issue =  | pages = 1–12 | year = 1994 | pmid = 7925313 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; For example, an enzyme may show large changes in activity (''i.e.'' it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Westerhoff HV, Groen AK, Wanders RJ | title = Modern theories of metabolic control and their applications (review) | journal = Bioscience Reports | volume = 4 | issue = 1 | pages = 1–22 | date = January 1984 | pmid = 6365197 | doi = 10.1007/BF01120819 | s2cid = 27791605 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely regulated to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called homeostasis. Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments. Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the regulation of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the control exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the flux through the pathway). For example, an enzyme may show large changes in activity (i.e. it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
由于大多数生物体的环境是不断变化的，因此它们必须对新陈代谢的反应进行精细的调节，以维持细胞内一系列恒定的条件，这种条件称为稳态。代谢调节也使生物体能够对信号作出反应，并与环境积极互动。有两个密切相关的概念对于理解“代谢途径是如何被控制的”十分重要。首先，途径中酶的调节是指其活性如何响应信号从而增加和减少。其次，这种酶所施加的控制是指它的活性变化对通路的总体速率（通过通路的通量）的影响。例如，一种酶可能表现出很大的活性变化(即它是高度受控的)，但如果这些变化对某一代谢途径的通量影响不大，那么这种酶就不参与该途径的控制。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Insulin glucose metabolism ZP.svg|thumb|right|upright=1.35|'''Effect of insulin on glucose uptake and metabolism.''' Insulin binds to its receptor (1), which in turn starts many protein activation cascades (2). These include: translocation of Glut-4 transporter to the [[plasma membrane]] and influx of glucose (3), [[glycogen]] synthesis (4), [[glycolysis]] (5) and [[fatty acid]] synthesis (6).]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Effect of insulin on glucose uptake and metabolism. Insulin binds to its receptor (1), which in turn starts many protein activation cascades (2). These include: translocation of Glut-4 transporter to the [[plasma membrane and influx of glucose (3), glycogen synthesis (4), glycolysis (5) and fatty acid synthesis (6).]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
胰岛素对葡萄糖摄取和代谢的影响。胰岛素与其受体（1）结合，继而启动许多蛋白质激活级联反应（2）。其中包括：Glut-4转运蛋白向质膜的转运和葡萄糖的流入（3），糖原合成（4），糖酵解（5）和脂肪酸合成（6）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the [[flux]] through the pathway to compensate.&amp;lt;ref name=Salter/&amp;gt; This type of regulation often involves [[allosteric regulation]] of the activities of multiple enzymes in the pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fell DA, Thomas S | title = Physiological control of metabolic flux: the requirement for multisite modulation | journal = The Biochemical Journal | volume = 311 ( Pt 1) | issue = Pt 1 | pages = 35–9 | date = October 1995 | pmid = 7575476 | pmc = 1136115 | doi = 10.1042/bj3110035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as [[hormone]]s and [[growth factor]]s and are detected by specific [[receptor (biochemistry)|receptors]] on the cell surface.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hendrickson WA | title = Transduction of biochemical signals across cell membranes | journal = Quarterly Reviews of Biophysics | volume = 38 | issue = 4 | pages = 321–30 | date = November 2005 | pmid = 16600054 | doi = 10.1017/S0033583506004136 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These signals are then transmitted inside the cell by [[second messenger system]]s that often involved the [[phosphorylation]] of proteins.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cohen P | title = The regulation of protein function by multisite phosphorylation--a 25 year update | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 25 | issue = 12 | pages = 596–601 | date = December 2000 | pmid = 11116185 | doi = 10.1016/S0968-0004(00)01712-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the flux through the pathway to compensate. Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as hormones and growth factors and are detected by specific receptors on the cell surface. These signals are then transmitted inside the cell by second messenger systems that often involved the phosphorylation of proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢调节有多个层次。在内在调节中，代谢途径自我调节，以应对底物或产物数量的变化；例如，产物数量的减少可以增加通过该途径的通量以进行补偿。外在控制是指多细胞生物体中的一个细胞根据来自其他细胞的信号改变其代谢。这些信号通常以水溶性信使的形式出现（如激素和生长因子），并被细胞表面的特定受体检测到。然后，这些信号通过第二信使系统在细胞内传递，该系统通常涉及蛋白质的磷酸化。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone [[insulin]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lienhard GE, Slot JW, James DE, Mueckler MM | title = How cells absorb glucose | journal = Scientific American | volume = 266 | issue = 1 | pages = 86–91 | date = January 1992 | pmid = 1734513 | doi = 10.1038/scientificamerican0192-86 | bibcode = 1992SciAm.266a..86L }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Insulin is produced in response to rises in [[blood sugar|blood glucose levels]]. Binding of the hormone to [[insulin receptor]]s on cells then activates a cascade of [[protein kinase]]s that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and [[glycogen]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Roach PJ | title = Glycogen and its metabolism | journal = Current Molecular Medicine | volume = 2 | issue = 2 | pages = 101–20 | date = March 2002 | pmid = 11949930 | doi = 10.2174/1566524024605761 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The metabolism of glycogen is controlled by activity of [[phosphorylase]], the enzyme that breaks down glycogen, and [[glycogen synthase]], the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating [[phosphatase|protein phosphatases]] and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Newgard CB, Brady MJ, O'Doherty RM, Saltiel AR | title = Organizing glucose disposal: emerging roles of the glycogen targeting subunits of protein phosphatase-1 | journal = Diabetes | volume = 49 | issue = 12 | pages = 1967–77 | date = December 2000 | pmid = 11117996 | doi = 10.2337/diabetes.49.12.1967 | url = http://diabetes.diabetesjournals.org/cgi/reprint/49/12/1967.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone insulin. Insulin is produced in response to rises in blood glucose levels. Binding of the hormone to insulin receptors on cells then activates a cascade of protein kinases that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and glycogen. The metabolism of glycogen is controlled by activity of phosphorylase, the enzyme that breaks down glycogen, and glycogen synthase, the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating protein phosphatases and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一个非常好理解的外在控制的例子是激素胰岛素对葡萄糖代谢的调节。胰岛素是在血糖升高时产生的。胰岛素与细胞上的胰岛素受体结合，然后激活一连串的蛋白激酶，使细胞吸收葡萄糖，并将其转化为储存分子（如脂肪酸和糖原）。糖原的新陈代谢受到分解糖原的磷酸化酶和制造糖原的糖原合成酶的活性控制。这些酶的调节方式是相互的，磷酸化作用抑制糖原合成酶，但激活磷酸化酶。胰岛素通过激活蛋白磷酸酶使这些酶的磷酸化程度降低，从而触发糖原合成。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Evolution==&lt;br /&gt;
演化&lt;br /&gt;
{{further|Molecular evolution|Phylogenetics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：分子进化与系统发育&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Tree of life int.svg|thumb|right|upright=1.8|[[Phylogenetic tree|Evolutionary tree]] showing the common ancestry of organisms from all three [[Domain (biology)|domains]] of life. [[Bacteria]] are colored blue, [[eukaryote]]s red, and [[archaea]] green. Relative positions of some of the [[phylum|phyla]] included are shown around the tree.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Evolutionary tree showing the common ancestry of organisms from all three domains of life. Bacteria are colored blue, eukaryotes red, and archaea green. Relative positions of some of the phyla included are shown around the tree.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
演化树显示了来自全部三个生命领域的生物体的共同祖先。细菌呈蓝色，真核生物呈红色，古菌呈绿色。树木周围显示了一些门的相对位置。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all [[Three-domain system|three domains]] of living things and were present in the [[last universal common ancestor]].&amp;lt;ref name=SmithE/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Romano AH, Conway T | title = Evolution of carbohydrate metabolic pathways | journal = Research in Microbiology | volume = 147 | issue = 6–7 | pages = 448–55 | year = 1996 | pmid = 9084754 | doi = 10.1016/0923-2508(96)83998-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This universal ancestral cell was [[prokaryote|prokaryotic]] and probably a [[methanogen]] that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |author=Koch A |title=How did bacteria come to be? |journal=Adv Microb Physiol |volume=40 |pages=353–99 |year=1998 |pmid=9889982 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60135-6 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027740-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ouzounis C, Kyrpides N | title = The emergence of major cellular processes in evolution | journal = FEBS Letters | volume = 390 | issue = 2 | pages = 119–23 | date = July 1996 | pmid = 8706840 | doi = 10.1016/0014-5793(96)00631-X | s2cid = 39128865 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The retention of these ancient pathways during later [[evolution]] may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps.&amp;lt;ref name=Ebenhoh/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante/&amp;gt; The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of [[purine]] nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient [[RNA world hypothesis|RNA world]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Caetano-Anollés G, Kim HS, Mittenthal JE | title = The origin of modern metabolic networks inferred from phylogenomic analysis of protein architecture | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 22 | pages = 9358–63 | date = May 2007 | pmid = 17517598 | pmc = 1890499 | doi = 10.1073/pnas.0701214104 | bibcode = 2007PNAS..104.9358C }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all three domains of living things and were present in the last universal common ancestor.This universal ancestral cell was prokaryotic and probably a methanogen that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism.The retention of these ancient pathways during later evolution may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps.The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of purine nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient RNA world.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
上述代谢的主要途径，如糖酵解和柠檬酸循环，存在于生物的全部三个领域中，并存在于最后的普遍共同祖先中。这种普遍的祖先细胞是原核生物，也许是一种具有广泛的氨基酸、核苷酸、碳水化合物和脂质代谢的产烷菌。在后来的进化过程中，这些古老的途径之所以得以保留，可能是因为这些反应为它们特定的代谢问题提供了最佳解决方案，这些途径（如糖酵解和三羧酸循环）以最少的步骤高效地产生它们的最终产物。最初的基于酶的代谢途径可能是嘌呤核苷酸代谢的一部分，而之前的代谢途径是远古RNA界的一部分。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schmidt S, Sunyaev S, Bork P, Dandekar T | title = Metabolites: a helping hand for pathway evolution? | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 28 | issue = 6 | pages = 336–41 | date = June 2003 | pmid = 12826406 | doi = 10.1016/S0968-0004(03)00114-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Light S, Kraulis P | title = Network analysis of metabolic enzyme evolution in Escherichia coli | journal = BMC Bioinformatics | volume = 5 | pages = 15 | date = February 2004 | pmid = 15113413 | pmc = 394313 | doi = 10.1186/1471-2105-5-15 }} {{cite journal | vauthors = Alves R, Chaleil RA, Sternberg MJ | title = Evolution of enzymes in metabolism: a network perspective | journal = Journal of Molecular Biology | volume = 320 | issue = 4 | pages = 751–70 | date = July 2002 | pmid = 12095253 | doi = 10.1016/S0022-2836(02)00546-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the [[MANET database]])&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kim HS, Mittenthal JE, Caetano-Anollés G | title = MANET: tracing evolution of protein architecture in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 351 | date = July 2006 | pmid = 16854231 | pmc = 1559654 | doi = 10.1186/1471-2105-7-351 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Teichmann SA, Rison SC, Thornton JM, Riley M, Gough J, Chothia C | title = Small-molecule metabolism: an enzyme mosaic | journal = Trends in Biotechnology | volume = 19 | issue = 12 | pages = 482–6 | date = December 2001 | pmid = 11711174 | doi = 10.1016/S0167-7799(01)01813-3 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Spirin V, Gelfand MS, Mironov AA, Mirny LA | title = A metabolic network in the evolutionary context: multiscale structure and modularity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 103 | issue = 23 | pages = 8774–9 | date = June 2006 | pmid = 16731630 | pmc = 1482654 | doi = 10.1073/pnas.0510258103 | bibcode = 2006PNAS..103.8774S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway. The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway. An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the MANET database) These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic. A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人们提出了许多模型来描述新代谢途径的演变机制。其中包括将新的酶顺序添加到一个短的祖传途径，整个途径的复制和分化，吸纳原有的酶或者把这些机制组装成新的反应途径。这些机制的相对重要性尚不清楚，但基因组研究表明，一条途径中的酶很可能有共同的祖先，这意味着许多途径是逐步进化而来的，途径中预先存在的步骤创造出了新的功能。另一种模型来自于追踪代谢网络中蛋白质结构演化的研究，它指出酶被普遍利用，生物体借用酶在不同的代谢途径中执行相似的功能(在 MANET 数据库中显而易见)。这些征用过程导致了进化酶的嵌合。第三种可能性是，新陈代谢的某些部分可能作为“模块”存在，可以在不同的途径中重复使用，并对不同的分子执行类似的功能。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some [[parasite]]s metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the [[host (biology)|host]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lawrence JG | title = Common themes in the genome strategies of pathogens | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 584–8 | date = December 2005 | pmid = 16188434 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.007 }} {{cite journal | vauthors = Wernegreen JJ | title = For better or worse: genomic consequences of intracellular mutualism and parasitism | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 572–83 | date = December 2005 | pmid = 16230003 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.013 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Similar reduced metabolic capabilities are seen in [[endosymbiont|endosymbiotic]] organisms.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pál C, Papp B, Lercher MJ, Csermely P, Oliver SG, Hurst LD | title = Chance and necessity in the evolution of minimal metabolic networks | journal = Nature | volume = 440 | issue = 7084 | pages = 667–70 | date = March 2006 | pmid = 16572170 | doi = 10.1038/nature04568 | s2cid = 4424895 | bibcode = 2006Natur.440..667P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some parasites metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the host. Similar reduced metabolic capabilities are seen in endosymbiotic organisms.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
除了新的代谢途径的进化，演化也会导致代谢功能的丧失。例如，在某些寄生物中，一些并非生存必需的代谢过程丢失了，而预先形成的氨基酸、核苷酸和碳水化合物可能会从寄主那里被清除。在内共生生物体中也可以看到类似的代谢能力下降。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Investigation and manipulation==&lt;br /&gt;
调查和操纵&lt;br /&gt;
{{further|Protein methods|Proteomics|Metabolomics|Metabolic network modelling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质方法，蛋白质组学，代谢组学和代谢网络建模&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:A thaliana metabolic network.png|thumb|upright=1.35|right|[[Metabolic network]] of the ''[[Arabidopsis thaliana]]'' [[citric acid cycle]]. [[Enzyme]]s and [[metabolite]]s are shown as red squares and the interactions between them as black lines.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Metabolic network of the Arabidopsis thaliana citric acid cycle. Enzymes and metabolites are shown as red squares and the interactions between them as black lines.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[拟南芥三羧酸循环的代谢网络。酶和代谢物显示为红色方块，它们之间的相互作用显示为黑线。]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a [[reductionism|reductionist]] approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of [[radioactive tracer]]s at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rennie MJ | title = An introduction to the use of tracers in nutrition and metabolism | journal = The Proceedings of the Nutrition Society | volume = 58 | issue = 4 | pages = 935–44 | date = November 1999 | pmid = 10817161 | doi = 10.1017/S002966519900124X | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be [[protein purification|purified]] and their [[enzyme kinetics|kinetics]] and responses to [[enzyme inhibitor|inhibitors]] investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the [[metabolome]]. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways, but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Phair RD | title = Development of kinetic models in the nonlinear world of molecular cell biology | journal = Metabolism | volume = 46 | issue = 12 | pages = 1489–95 | date = December 1997 | pmid = 9439549 | doi = 10.1016/S0026-0495(97)90154-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a reductionist approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of radioactive tracers at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products. The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be purified and their kinetics and responses to inhibitors investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the metabolome. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways,  but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
传统上，新陈代谢的研究采用还原法，侧重于单一的新陈代谢途径。特别有价值的是在整个有机体、组织和细胞水平上使用放射性示踪剂，通过追踪携带放射性标记的中间物和产品来获知从前体到最终产品的路径。然后可以纯化催化这些化学反应的酶，并研究其动力学和对抑制剂的反应。一个并行的方法是识别细胞或组织中的小分子；这些分子的完整集合被称为代谢组。总的来说，这些研究可以很好地了解简单代谢途径的结构和功能，但当应用于更复杂的系统（如一个完整细胞的代谢时），这些研究是不够的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the [[metabolic network]]s in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sterck L, Rombauts S, Vandepoele K, Rouzé P, Van de Peer Y | title = How many genes are there in plants (... and why are they there)? | journal = Current Opinion in Plant Biology | volume = 10 | issue = 2 | pages = 199–203 | date = April 2007 | pmid = 17289424 | doi = 10.1016/j.pbi.2007.01.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more [[Holism|holistic]] mathematical models that may explain and predict their behavior.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Borodina I, Nielsen J | title = From genomes to in silico cells via metabolic networks | journal = Current Opinion in Biotechnology | volume = 16 | issue = 3 | pages = 350–5 | date = June 2005 | pmid = 15961036 | doi = 10.1016/j.copbio.2005.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on [[gene expression]] from [[proteomics|proteomic]] and [[DNA microarray]] studies.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gianchandani EP, Brautigan DL, Papin JA | title = Systems analyses characterize integrated functions of biochemical networks | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 31 | issue = 5 | pages = 284–91 | date = May 2006 | pmid = 16616498 | doi = 10.1016/j.tibs.2006.03.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Duarte NC, Becker SA, Jamshidi N, Thiele I, Mo ML, Vo TD, Srivas R, Palsson BØ | display-authors = 6 | title = Global reconstruction of the human metabolic network based on genomic and bibliomic data | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 6 | pages = 1777–82 | date = February 2007 | pmid = 17267599 | pmc = 1794290 | doi = 10.1073/pnas.0610772104 | bibcode = 2007PNAS..104.1777D }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These models are now used in [[Network theory|network analysis]], to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Goh KI, Cusick ME, Valle D, Childs B, Vidal M, Barabási AL | title = The human disease network | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 21 | pages = 8685–90 | date = May 2007 | pmid = 17502601 | pmc = 1885563 | doi = 10.1073/pnas.0701361104 | bibcode = 2007PNAS..104.8685G }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lee DS, Park J, Kay KA, Christakis NA, Oltvai ZN, Barabási AL | title = The implications of human metabolic network topology for disease comorbidity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 105 | issue = 29 | pages = 9880–5 | date = July 2008 | pmid = 18599447 | pmc = 2481357 | doi = 10.1073/pnas.0802208105 | url = http://www.pnas.org/lookup/pmid?view=long&amp;amp;pmid=18599447 | bibcode = 2008PNAS..105.9880L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the metabolic networks in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes. However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more holistic mathematical models that may explain and predict their behavior. These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on gene expression from proteomic and DNA microarray studies. Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research. These models are now used in network analysis, to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细胞中包含数千种不同酶的代谢网络，这种复杂性概念可以在右图中看到，右图显示了43种蛋白质和40种代谢物之间的相互作用: 基因组序列提供了包含26.500个基因的列表。然而，现在能够利用这些基因组数据来重建完整的生化反应网络，并产生更全面的数学模型来解释和预测它们的行为。这些模型在用于整合通过经典方法获得的途径和代谢物数据以及蛋白质组学和DNA微阵列研究的基因表达数据时特别强大。利用这些技术，现在已经产生了一个人类代谢的模型，这将指导未来的药物发现和生化研究。这些模型现在被用于网络分析，将人类疾病划分为具有共同蛋白质或代谢物的群体。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of [[Bow tie (biology)|bow-tie]]&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid15331224&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Csete M, Doyle J | title = Bow ties, metabolism and disease | journal = Trends in Biotechnology | volume = 22 | issue = 9 | pages = 446–50 | date = September 2004 | pmid = 15331224 | pmc =  | doi = 10.1016/j.tibtech.2004.07.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID12874056&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ma HW, Zeng AP | title = The connectivity structure, giant strong component and centrality of metabolic networks | journal = Bioinformatics | volume = 19 | issue = 11 | pages = 1423–30 | date = July 2003 | pmid = 12874056 | doi = 10.1093/bioinformatics/btg177 | citeseerx = 10.1.1.605.8964 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID16916470&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Zhao J, Yu H, Luo JH, Cao ZW, Li YX | title = Hierarchical modularity of nested bow-ties in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 386 | date = August 2006 | pmid = 16916470 | pmc = 1560398 | doi = 10.1186/1471-2105-7-386 | arxiv = q-bio/0605003 | bibcode = 2006q.bio.....5003Z }}&amp;lt;/ref&amp;gt; organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of bow-tie organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细菌代谢网络是蝴蝶结结构的一个突出例子，这种架构能够输入多种营养物质，并利用相对较少的中间通货生产出大量产品和复杂的大分子。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is [[metabolic engineering]]. Here, organisms such as [[yeast]], plants or [[bacteria]] are genetically modified to make them more useful in [[biotechnology]] and aid the production of [[drug]]s such as [[antibiotic]]s or industrial chemicals such as [[1,3-Propanediol|1,3-propanediol]] and [[shikimic acid]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Thykaer J, Nielsen J | title = Metabolic engineering of beta-lactam production | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 1 | pages = 56–69 | date = January 2003 | pmid = 12749845 | doi = 10.1016/S1096-7176(03)00003-X }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = González-Pajuelo M, Meynial-Salles I, Mendes F, Andrade JC, Vasconcelos I, Soucaille P | title = Metabolic engineering of Clostridium acetobutylicum for the industrial production of 1,3-propanediol from glycerol | journal = Metabolic Engineering | volume = 7 | issue = 5–6 | pages = 329–36 | year = 2005 | pmid = 16095939 | doi = 10.1016/j.ymben.2005.06.001 | hdl-access = free | hdl = 10400.14/3388 }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krämer M, Bongaerts J, Bovenberg R, Kremer S, Müller U, Orf S, Wubbolts M, Raeven L | display-authors = 6 | title = Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 4 | pages = 277–83 | date = October 2003 | pmid = 14642355 | doi = 10.1016/j.ymben.2003.09.001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Koffas M, Roberge C, Lee K, Stephanopoulos G | title = Metabolic engineering | journal = Annual Review of Biomedical Engineering | volume = 1 | issue =  | pages = 535–57 | year = 1999 | pmid = 11701499 | doi = 10.1146/annurev.bioeng.1.1.535 | s2cid = 11814282 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is metabolic engineering. Here, organisms such as yeast, plants or bacteria are genetically modified to make them more useful in biotechnology and aid the production of drugs such as antibiotics or industrial chemicals such as 1,3-propanediol and shikimic acid. These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这些信息的一个主要技术应用是代谢工程学。在应用中，酵母、植物或细菌等生物体都可经过基因改造，使它们在生物技术方面更有用处，同时有助于生产抗生素等药物或工业化学品（如1,3- 丙二醇和莽草酸）。这些基因改造通常旨在减少生产产品所使用的能源，提高产量和减少废物的产生。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==History==&lt;br /&gt;
历史&lt;br /&gt;
{{further|History of biochemistry|History of molecular biology}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物化学的历史和分子生物学的历史&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term ''metabolism'' is derived from [[French language|French]] &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or [[Ancient Greek]] μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web|title=metabolism {{!}} Origin and meaning of metabolism by Online Etymology Dictionary|url=https://www.etymonline.com/word/metabolism|access-date=2020-07-23|website=www.etymonline.com|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term metabolism is derived from French &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or Ancient Greek μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢这一术语源于法语“ métabolisme”或古希腊语 μταβoλλ -“Metabole”意为某种改变，它源自意为“去改变”的“ Metaballein”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Aristotle's metabolism.png|thumb|right|upright=1.4|[[Aristotle's biology|Aristotle's metabolism]] as an open flow model]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle's metabolism as an open flow model]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
亚里士多德Aristotle的新陈代谢是一个开放性的流动模型。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Greek philosophy===&lt;br /&gt;
希腊哲学&lt;br /&gt;
[[Aristotle]]'s ''[[The Parts of Animals]]'' sets out enough details of [[Aristotle's biology|his views on metabolism]] for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the [[classical element]] of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author=Leroi, Armand Marie|url=https://archive.org/stream/lagoonhowaristot0000lero?ref=ol#page/402/mode/2up|title=The Lagoon: How Aristotle Invented Science|date=2014|publisher=Bloomsbury|isbn=978-1-4088-3622-4|location=|pages=400–401|authorlink=Armand Marie Leroi}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle's The Parts of Animals sets out enough details of his views on metabolism for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the classical element of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle的《动物的各部分》详细阐述了他关于新陈代谢的观点，以便建立一个开放性的流动模型。他认为，在这个过程的每个阶段，来自食物的物质都会发生转化，释放出的热量成为火的典型元素，残余物质以尿液、胆汁或粪便的形式排出体外。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Islamic medicine===&lt;br /&gt;
伊斯兰医学&lt;br /&gt;
[[Ibn al-Nafis]] described metabolism in his 1260 AD work titled [[Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah]] (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite conference | vauthors = Al-Roubi AS | date = 1982 | title = Ibn Al-Nafis as a philosopher | conference = Symposium on Ibn al-Nafis, Second International Conference on Islamic Medicine | publisher = Islamic Medical Organization | location = Kuwait }} (cf. Ibn al-Nafis As a Philosopher, Encyclopedia of Islamic World [1])&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ibn al-Nafis described metabolism in his 1260 AD work titled Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
伊本·纳菲斯 Ibn al-Nafis 在其公元1260年的著作《 Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah 》(《卡米尔关于先知传记的论述》)中描述了新陈代谢，其中包括以下短语: ”身体及其部分处于持续的溶解和营养状态，因此它们不可避免地要经历永久性的变化。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Application of the scientific method===&lt;br /&gt;
科学方法的应用&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled [[experiment]]s in human metabolism were published by [[Santorio Santorio]] in 1614 in his book ''Ars de statica medicina''.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Eknoyan G | title = Santorio Sanctorius (1561-1636) - founding father of metabolic balance studies | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 226–33 | year = 1999 | pmid = 10213823 | doi = 10.1159/000013455 | s2cid = 32900603 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; He described how he weighed himself before and after eating, [[sleeping|sleep]], working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;[[insensible perspiration]]&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled experiments in human metabolism were published by Santorio Santorio in 1614 in his book Ars de statica medicina. He described how he weighed himself before and after eating, sleep, working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;insensible perspiration&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的科学研究历史跨越了几个世纪，从早期研究中对动物整体的研究，到现代生物化学中对单个代谢反应的研究。 人类新陈代谢的第一个对照实验是由圣托里奥·桑托里奥 Santorio Santorio于1614年在他的著作《静态医学》中发表的。他描述了自己在进食、睡觉、工作、性交、禁食、饮水和排泄前后的体重。他发现他摄入的大部分食物都是通过他所谓的“无知觉的汗液”流失的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:SantoriosMeal.jpg|thumb|right|upright=0.7|[[Santorio Santorio]] in his steelyard balance, from ''Ars de statica medicina'', first published 1614]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Santorio Santorio in his steelyard balance, from Ars de statica medicina, first published 1614]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[ Santorio Santorio 在他的杆秤上，来自静态医学，1614年首次发表&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a [[vitalism|vital force]] was thought to animate living tissue.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|url=https://archive.org/details/historyofscience04willuoft/page/n7/mode/2up|title=Modern Development of the Chemical and Biological Sciences|vauthors=Williams HA|date=1904|publisher=Harper and Brothers|isbn=|series=A History of Science: in Five Volumes|volume=IV|location=New York|pages=184–185|access-date=26 March 2007}}&amp;lt;/ref&amp;gt; In the 19th century, when studying the [[fermentation (food)|fermentation]] of sugar to [[ethanol|alcohol]] by [[yeast]], [[Louis Pasteur]] concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Manchester KL | title = Louis Pasteur (1822-1895)--chance and the prepared mind | journal = Trends in Biotechnology | volume = 13 | issue = 12 | pages = 511–5 | date = December 1995 | pmid = 8595136 | doi = 10.1016/S0167-7799(00)89014-9 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This discovery, along with the publication by [[Friedrich Woehler|Friedrich Wöhler]] in 1828 of a paper on the chemical synthesis of [[urea]],&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kinne-Saffran E, Kinne RK | title = Vitalism and synthesis of urea. From Friedrich Wöhler to Hans A. Krebs | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 290–4 | year = 1999 | pmid = 10213830 | doi = 10.1159/000013463 | s2cid = 71727190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a vital force was thought to animate living tissue. In the 19th century, when studying the fermentation of sugar to alcohol by yeast, Louis Pasteur concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot; This discovery, along with the publication by Friedrich Wöhler in 1828 of a paper on the chemical synthesis of urea, and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在早期的研究中，这些新陈代谢过程的机制还没有确定，人们认为一种生命力量是生命组织的活力。19世纪，路易-巴斯德Louis Pasteur 在研究酵母菌将糖发酵成酒精时，得出结论：发酵是由酵母细胞内的物质催化的，他称之为 &amp;quot;发酵物&amp;quot;。他写道：&amp;quot;酒精发酵是与酵母细胞的生命和组织有关的行为，而与细胞的死亡或腐烂无关&amp;quot;。这一发现连同1828年弗里德里希-沃勒Friedrich Wöhler 发表的一篇关于尿素化学合成的论文，因为是第一个完全由无机前体制备的有机化合物而引人注目。这证明了在细胞中发现的有机化合物和化学反应与化学的任何其他部分在原理上没有什么不同。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of [[enzyme]]s at the beginning of the 20th century by [[Eduard Buchner]] that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of [[biochemistry]].&amp;lt;ref&amp;gt;Eduard Buchner's 1907 [http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1907/buchner-lecture.html Nobel lecture] at http://nobelprize.org Accessed 20 March 2007&amp;lt;/ref&amp;gt; The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was [[Hans Adolf Krebs|Hans Krebs]] who made huge contributions to the study of metabolism.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg H | title = Krebs and his trinity of cycles | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 1 | issue = 3 | pages = 225–8 | date = December 2000 | pmid = 11252898 | doi = 10.1038/35043073 | s2cid = 28092593 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; He discovered the urea cycle and later, working with [[Hans Kornberg]], the citric acid cycle and the glyoxylate cycle.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |vauthors=Krebs HA, Henseleit K |title=Untersuchungen über die Harnstoffbildung im tierkorper |journal=Z. Physiol. Chem. |volume=210 |issue=1–2 |pages=33–66 |year=1932 |doi=10.1515/bchm2.1932.210.1-2.33}}&amp;lt;br/&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krebs HA, Johnson WA | title = Metabolism of ketonic acids in animal tissues | journal = The Biochemical Journal | volume = 31 | issue = 4 | pages = 645–60 | date = April 1937 | pmid = 16746382 | pmc = 1266984 | doi = 10.1042/bj0310645 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg/&amp;gt; Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as [[chromatography]], [[X-ray diffraction]], [[NMR spectroscopy]], [[radioisotopic labelling]], [[electron microscope|electron microscopy]] and [[molecular dynamics]] simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of enzymes at the beginning of the 20th century by Eduard Buchner that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of biochemistry. The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was Hans Krebs who made huge contributions to the study of metabolism. He discovered the urea cycle and later, working with Hans Kornberg, the citric acid cycle and the glyoxylate cycle. Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as chromatography, X-ray diffraction, NMR spectroscopy, radioisotopic labelling, electron microscopy and molecular dynamics simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
爱德华·布赫纳（Eduard Buchner）在20世纪初发现了酶，从而将新陈代谢的化学反应研究与细胞的生物学研究分离开来，这标志着生物化学的开始。整个20世纪早期，生物化学知识的总量迅速增长。汉斯·克雷布斯（Hans Krebs）是这些现代生物化学家中最多产的一位，他对新陈代谢的研究做出了巨大的贡献。他发现了尿素循环，后来又与 汉斯·科恩伯格（Hans Kornberg）合作，发现了三羧酸循环和乙醛酸循环。色谱、x射线衍射、核磁共振光谱、放射性同位素标记、电子显微镜和分子动力学模拟等新技术的发展极大地助力了现代生化研究。这些技术已经能够发现和详细分析细胞中的许多分子和代谢途径。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== See also ==&lt;br /&gt;
另请参见&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Portal|Metabolism}}新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Anthropogenic metabolism}}人类新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Antimetabolite}}抗代谢物&lt;br /&gt;
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* {{anli|Basal metabolic rate}}基础代谢率&lt;br /&gt;
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* {{anli|Calorimetry}}量热学&lt;br /&gt;
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* {{anli|Isothermal microcalorimetry}}等温微量热法&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Inborn errors of metabolism}}先天性代谢缺陷&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Iron–sulfur world hypothesis}}, Hypothetical scenario for the origin of life, ，a &amp;quot;metabolism first&amp;quot; theory of the [[origin of life]] 铁硫世界假说，生命起源的假想情景，一个&amp;quot;新陈代谢第一 &amp;quot;的生命起源理论&lt;br /&gt;
* {{anli|Metabolic disorder}}代谢紊乱&lt;br /&gt;
* [[Microphysiometry]]微观生理学&lt;br /&gt;
* {{anli|Primary nutritional groups}}主要营养组织&lt;br /&gt;
* {{annotated link|Respirometry}}呼吸测量法&lt;br /&gt;
* {{anli|Stream metabolism}}流代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Sulfur metabolism}}硫代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Specific dynamic action|Thermic effect of food}}食物的热效应&lt;br /&gt;
* {{anli|Urban metabolism}}城市代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Fluid balance|Water metabolism}}水代谢平衡&lt;br /&gt;
* {{anli|Overflow metabolism}}溢出代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Reactome}} Reactome  –生物途径数据库&lt;br /&gt;
* {{anli|KEGG}} 京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== References ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Reflist|30em}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Further reading ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Library resources box&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |onlinebooks=yes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |by=no&lt;br /&gt;
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 |label=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Introductory'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Rose S, Mileusnic R | title = The Chemistry of Life. | publisher = Penguin Press Science | date = 1999 | isbn =  0-14-027273-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Schneider EC, Sagan D | title = Into the Cool: Energy Flow, Thermodynamics, and Life. | publisher = University of Chicago Press | date = 2005 | isbn = 0-226-73936-8}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Lane N | title = Oxygen: The Molecule that Made the World. | publisher = Oxford University Press | location= USA | date = 2004 | isbn = 0-19-860783-0 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
General information&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一般资料&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Advanced'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Price N, Stevens L | title = Fundamentals of Enzymology: Cell and Molecular Biology of Catalytic Proteins. | publisher = Oxford University Press | date = 1999 | isbn = 0-19-850229-X }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Berg J, Tymoczko J, Stryer L | title = Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and Company | date = 2002 | isbn = 0-7167-4955-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Cox M, Nelson DL | title = Lehninger Principles of Biochemistry. | publisher = Palgrave Macmillan | date = 2004 | isbn = 0-7167-4339-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Human metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人体新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | author-link1 = Thomas D. Brock | vauthors = Brock TD, Madigan MR, Martinko J, Parker J | title = Brock's Biology of Microorganisms. | publisher = Benjamin Cummings | date = 2002 | isbn = 0-13-066271-2 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Da Silva JJ, Williams RJ | title = The Biological Chemistry of the Elements: The Inorganic Chemistry of Life. | publisher = Clarendon Press | date = 1991 | isbn = 0-19-855598-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Nicholls DG, Ferguson SJ | title = Bioenergetics | publisher = Academic Press Inc. | date = 2002 | isbn = 0-12-518121-3 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Databases&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
数据库&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== External links ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wikiversity|Topic:Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{wikibooks}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic pathways&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
代谢途径&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wiktionary}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Commons category}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''General information'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{Britannica|377325|Metabolism (biology)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [https://web.archive.org/web/20050308172226/http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/MB1index.html The Biochemistry of Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sparknotes.com/testprep/books/sat2/biology/ Sparknotes SAT biochemistry] Overview of biochemistry. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Navboxes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{导航框&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sciencegateway.org/resources/biologytext/index.html MIT Biology Hypertextbook] Undergraduate-level guide to molecular biology.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|title = Articles related to Metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title = 与新陈代谢有关的文章&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2012年10月11日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Human metabolism'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://library.med.utah.edu/NetBiochem/titles.htm Topics in Medical Biochemistry] Guide to human metabolic pathways. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://themedicalbiochemistrypage.org/ THE Medical Biochemistry Page] Comprehensive resource on human metabolism.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Databases'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.expasy.org/cgi-bin/show_thumbnails.pl Flow Chart of Metabolic Pathways] at [[ExPASy]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.iubmb-nicholson.org/pdf/MetabolicPathways_6_17_04_.pdf IUBMB-Nicholson Metabolic Pathways Chart]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://bioinformatics.charite.de/supercyp/ SuperCYP: Database for Drug-Cytochrome-Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolic pathways'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map01100.html Metabolism reference Pathway]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/*/helios.bto.ed.ac.uk/bto/microbes/nitrogen.htm |date=* |title=The Nitrogen cycle and Nitrogen fixation }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{featured article}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
|title = Articles related to Metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{MetabolismMap}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
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 {{metabolism}}&lt;br /&gt;
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 {{Glycolysis enzymes}} &lt;br /&gt;
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 {{Glycoprotein metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycolipid/sphingolipid metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Category:Underwater diving physiology&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 水下潜水生理学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;small&amp;gt;This page was moved from [[wikipedia:en:Metabolism]]. Its edit history can be viewed at [[新陈代谢/edithistory]]&amp;lt;/small&amp;gt;&amp;lt;/noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%87%E4%BB%B6:Human_Metabolism_-_Pathways.jpg&amp;diff=25111</id>
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&lt;hr /&gt;
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&lt;hr /&gt;
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		<author><name>Fernando</name></author>
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&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;&lt;/div&gt;</summary>
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		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条由Solitude初步翻译。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{short description|The set of life-sustaining chemical transformations within the cells of organisms }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{redirect|Cell metabolism|the journal|Cell Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{about||the architectural movement|Metabolism (architecture)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{pp-move|small=yes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Use dmy dates|date=August 2018}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Biochemistry sidebar}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Metabolism.png|thumb|Simplified view of the cellular metabolism]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Simplified view of the cellular metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细胞新陈代谢的简化图&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATP-3D-vdW.png|thumb|right|Structure of [[adenosine triphosphate]] (ATP), a central intermediate in energy metabolism]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Structure of [[adenosine triphosphate (ATP), a central intermediate in energy metabolism]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;三磷酸腺苷 adenosine triphosphate&amp;lt;/font&amp;gt;’’’的结构（ATP），它是能量代谢中的中枢中间体。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolism''' ({{IPAc-en|m|ə|ˈ|t|æ|b|ə|l|ɪ|z|ə|m}}, from {{lang-el|μεταβολή}} ''metabolē'', &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of [[life]]-sustaining [[chemical reactions]] in [[organisms]]. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to [[energy]] to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for [[protein]]s, [[lipid]]s, [[nucleic acid]]s, and some [[carbohydrate]]s; and the elimination of [[Metabolic waste|metabolic wastes]]. These [[enzyme]]-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including [[digestion]] and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism (/məˈtæbəlɪzəm/, from Greek: μεταβολή metabolē, &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of life-sustaining chemical reactions in organisms. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to energy to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for proteins, lipids, nucleic acids, and some carbohydrates; and the elimination of metabolic wastes. These enzyme-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including digestion and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢（/məˈtæbəlɪzəm/，来自希腊语：μεταβολή metabolē，&amp;quot;变化&amp;quot;）是生物体内维持生命的’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;化学反应 chemical reaction&amp;lt;/font&amp;gt;’’’。新陈代谢的三个主要目的是：将食物转化为能量以运行细胞过程；将食物/燃料转化为’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 蛋白质proteins&amp;lt;/font&amp;gt;’’’、’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 脂类lipids&amp;lt;/font&amp;gt;’’’、’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 核酸 nucleic acids&amp;lt;/font&amp;gt;’’’和一些’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;碳水化合物carbohydrates &amp;lt;/font&amp;gt;’’’的构件；以及消除’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 代谢废物 metabolic wastes&amp;lt;/font&amp;gt;’’’。这些酶催化的反应使生物体得以生长和繁殖，维持其结构，并对其环境作出反应。（新陈代谢这个词也可以指生物体内发生的所有化学反应的总和，包括消化和物质在细胞内以及不同细胞之间的运输，在这种情况下，上述细胞内的一系列反应称为中间代谢或中级代谢）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as ''[[catabolic]]'' – the ''breaking down'' of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by [[cellular respiration]]); or ''[[anabolic]]'' – the ''building up'' ([[biosynthesis|synthesis]]) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as catabolic – the breaking down of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by cellular respiration); or anabolic – the building up (synthesis) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢反应可分为’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 分解代谢catabolic &amp;lt;/font&amp;gt;’’’分解代谢-分解化合物(例如，通过’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;细胞呼吸 cellular respiration&amp;lt;/font&amp;gt;’’’将葡萄糖分解为丙酮酸) ; 或合成代谢-合成化合物(例如蛋白质、碳水化合物、脂类和核酸)。通常，分解代谢释放能量，合成代谢消耗能量。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into [[metabolic pathway]]s, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific [[enzyme]]. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require [[energy]] that will not occur by themselves, by [[Coupling (physics)|coupling]] them to [[spontaneous process|spontaneous reactions]] that release energy. Enzymes act as [[Catalysis|catalysts]] – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the [[Metabolic pathway#Regulation|regulation]] of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the [[cell (biology)|cell's]] environment or to [[cell signaling|signals]] from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into metabolic pathways, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific enzyme. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require energy that will not occur by themselves, by coupling them to spontaneous reactions that release energy. Enzymes act as catalysts – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the regulation of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the cell's environment or to signals from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的化学反应被组织成代谢途径，在代谢途径中，一种化学物质通过一系列步骤转化为另一种化学物质，每一步都由特定的’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;酶 enzyme &amp;lt;/font&amp;gt;’’’来推动。酶对新陈代谢至关重要，因为它们通过将生物体与释放能量的自发反应耦合，使生物体能够驱动需要能量的理想反应，而这些反应本身不会发生。酶起催化剂的作用——它们使反应进行得更快——它们还可以调节代谢反应的速率，例如对细胞环境的变化或其他细胞发出的信号作出反应。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find [[nutrition|nutritious]] and which [[poison]]ous. For example, some [[prokaryote]]s use [[hydrogen sulfide]] as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Physiology1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |author=Friedrich C |title=Physiology and genetics of sulfur-oxidizing bacteria |journal=Adv Microb Physiol |volume=39 |issue= |pages=235–89 |year=1998 |pmid=9328649 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60018-1 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027739-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt; The [[basal metabolic rate]] of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find nutritious and which poisonous. For example, some prokaryotes use hydrogen sulfide as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals. The basal metabolic rate of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
特定生物体的新陈代谢系统决定了哪些物质有营养，哪些有毒。例如，一些’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 原核生物prokaryotes&amp;lt;/font&amp;gt;’’’利用硫化氢作为营养物质，然而这种气体对动物是有毒的。生物体的’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;基础代谢率basal metabolic rate  &amp;lt;/font&amp;gt;’’’是所有这些化学反应所消耗能量的量度。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pace NR | title = The universal nature of biochemistry | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 98 | issue = 3 | pages = 805–8 | date = January 2001 | pmid = 11158550 | pmc = 33372 | doi = 10.1073/pnas.98.3.805 | bibcode = 2001PNAS...98..805P }}&amp;lt;/ref&amp;gt; For example, the set of [[carboxylic acid]]s that are best known as the intermediates in the [[citric acid cycle]] are present in all known organisms, being found in species as diverse as the [[Unicellular organism|unicellular]] bacterium ''[[Escherichia coli]]'' and huge [[multicellular organism]]s like [[elephant]]s.&amp;lt;ref name=SmithE&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith E, Morowitz HJ | title = Universality in intermediary metabolism | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 101 | issue = 36 | pages = 13168–73 | date = September 2004 | pmid = 15340153 | pmc = 516543 | doi = 10.1073/pnas.0404922101 | bibcode = 2004PNAS..10113168S }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in [[evolutionary history of life|evolutionary history]], and their retention because of their [[efficacy]].&amp;lt;ref name=Ebenhoh&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ebenhöh O, Heinrich R | title = Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems | journal = Bulletin of Mathematical Biology | volume = 63 | issue = 1 | pages = 21–55 | date = January 2001 | pmid = 11146883 | doi = 10.1006/bulm.2000.0197 | s2cid = 44260374 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Meléndez-Hevia E, Waddell TG, Cascante M | title = The puzzle of the Krebs citric acid cycle: assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution | journal = Journal of Molecular Evolution | volume = 43 | issue = 3 | pages = 293–303 | date = September 1996 | pmid = 8703096 | doi = 10.1007/BF02338838 | s2cid = 19107073 | bibcode = 1996JMolE..43..293M }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vander_Heiden_2017&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vander Heiden MG, DeBerardinis RJ | title = Understanding the Intersections between Metabolism and Cancer Biology | journal = Cell | volume = 168 | issue = 4 | pages = 657–669 | date = February 2017 | pmid = 28187287 | pmc = 5329766 | doi = 10.1016/j.cell.2016.12.039 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species. For example, the set of carboxylic acids that are best known as the intermediates in the citric acid cycle are present in all known organisms, being found in species as diverse as the unicellular bacterium Escherichia coli and huge multicellular organisms like elephants. These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in evolutionary history, and their retention because of their efficacy. The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的一个显著特征是，不同物种之间的基本新陈代谢途径具有相似性。例如，作为’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;三羧酸循环 citric acid cycle&amp;lt;/font&amp;gt;’’’中的中间体，最著名的一组羧酸存在于所有已知的生物体中，它们在单细胞细菌’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;大肠杆菌 Escherichia coli&amp;lt;/font&amp;gt;’’’和巨大的多细胞生物（如大象）中都能被找到。 这些代谢途径的相似性很可能是由于它们在演化史的早期出现，然后又因为它们的功效而保留下来。癌细胞的代谢也不同于正常细胞的代谢，这些差异可以用来寻找癌细胞治疗的靶点。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Key biochemicals ==&lt;br /&gt;
关键的生物化学成分&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Biomolecule|Cell (biology)|Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物分子，细胞（生物学）和生物化学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Trimyristin-3D-vdW.png|right|thumb|upright=1.15|Structure of a [[triacylglycerol]] lipid]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Structure of a [[triacylglycerol lipid]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
三酰甘油脂的结构&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Human Metabolism - Pathways.jpg|thumb|This is a diagram depicting a large set of human metabolic pathways.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
This is a diagram depicting a large set of human metabolic pathways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这张图表描绘了人体新陈代谢的一系列途径。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of [[molecule]]: [[amino acid]]s, [[carbohydrate]]s , [[nucleic acid]] and [[lipid]]s (often called [[fat]]s). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make [[polymer]]s such as [[DNA]] and [[protein]]s, essential [[macromolecules]] of life.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Cooper|first=Geoffrey M.| name-list-style = vanc |date=2000|title=The Molecular Composition of Cells|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9879/|journal=The Cell: A Molecular Approach. 2nd Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of molecule: amino acids, carbohydrates , nucleic acid and lipids (often called fats). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make polymers such as DNA and proteins, essential macromolecules of life.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
构成动物、植物和微生物的大部分结构由四种基本分子组成: 氨基酸、糖类化合物、核酸和脂类(通常称为脂肪)。由于这些分子对生命至关重要，新陈代谢反应要么专注于在构建细胞和组织的过程中制造这些分子，要么将这些分子作为能量来源并将其消化分解。这些生化物质可以结合在一起形成DNA和蛋白质之类的聚合物，它们都是生命必不可少的’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 大分子聚合物macromolecules&amp;lt;/font&amp;gt;’’’。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable&amp;quot; style=&amp;quot;margin-left: auto; margin-right: auto;&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable&amp;quot; style=&amp;quot;margin-left: auto; margin-right: auto;&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{ | class = “ wikitable” style = “ margin-left: auto; margin-right: auto; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Type of molecule&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Type of molecule&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
! 分子类型&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Name of [[monomer]] forms&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Name of monomer forms&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
! 单体形式的名称&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Name of [[polymer]] forms&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Name of polymer forms&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
! 聚合物形式的名称&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Examples of polymer forms&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Examples of polymer forms&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
! 聚合物形态的例子&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;text-align:center;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;text-align:center;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-style = “ text-align: center; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Amino acid]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Amino acids&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Amino acids&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Amino acids&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Protein]]s (made of polypeptides)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Proteins (made of polypeptides)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
蛋白质(由多肽组成)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Fibrous protein]]s and [[globular protein]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Fibrous proteins and globular proteins&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;纤维蛋白Fibrous proteins&amp;lt;/font&amp;gt;’’’和’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 球状蛋白globular proteins&amp;lt;/font&amp;gt;’’’&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;text-align:center;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;text-align:center;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-style = “ text-align: center; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Carbohydrate]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Carbohydrates&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Monosaccharide]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Monosaccharides&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
单糖&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Polysaccharide]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Polysaccharides&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
多糖&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Starch]], [[glycogen]] and [[cellulose]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Starch, glycogen and cellulose&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 淀粉 Starch&amp;lt;/font&amp;gt;’’’，’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;糖原 glycogen &amp;lt;/font&amp;gt;’’’和’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 纤维素 cellulose&amp;lt;/font&amp;gt;’’’&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;text-align:center;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;text-align:center;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-style = “ text-align: center; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Nucleic acid]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Nucleic acids&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核酸&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Nucleotide]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Nucleotides&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Polynucleotide]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Polynucleotides&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
多核苷酸&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[DNA]] and [[RNA]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||DNA and RNA&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
DNA 和 RNA&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Amino acids and proteins===&lt;br /&gt;
氨基酸和蛋白质&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Protein]]s are made of [[amino acid]]s arranged in a linear chain joined together by [[peptide bond]]s. Many proteins are [[enzyme]]s that [[catalysis|catalyze]] the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the [[cytoskeleton]], a system of [[scaffolding]] that maintains the cell shape.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Michie KA, Löwe J | title = Dynamic filaments of the bacterial cytoskeleton | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 467–92 | year = 2006 | pmid = 16756499 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452 | s2cid = 4550126 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Proteins are also important in [[cell signaling]], [[antibody|immune responses]], [[cell adhesion]], [[active transport]] across membranes, and the [[cell cycle]].&amp;lt;ref name=Nelson&amp;gt;{{cite book | last1 = Nelson | first1 = David L. | first2 = Michael M. | last2 = Cox | name-list-style = vanc | title = Lehninger Principles of Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and company | year = 2005 | location = New York | page = [https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 841] | isbn = 978-0-7167-4339-2 | url-access = registration | url = https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle ([[tricarboxylic acid cycle]]),&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kelleher JK, Bryan BM, Mallet RT, Holleran AL, Murphy AN, Fiskum G | title = Analysis of tricarboxylic acid-cycle metabolism of hepatoma cells by comparison of 14CO2 ratios | journal = The Biochemical Journal | volume = 246 | issue = 3 | pages = 633–9 | date = September 1987 | pmid = 3120698 | pmc = 1148327 | doi = 10.1042/bj2460633 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; especially when a primary source of energy, such as [[glucose]], is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hothersall JS, Ahmed A | title = Metabolic fate of the increased yeast amino Acid uptake subsequent to catabolite derepression | journal = Journal of Amino Acids | volume = 2013 | pages = 461901 | year = 2013 | pmid = 23431419 | pmc = 3575661 | doi = 10.1155/2013/461901 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Proteins are made of amino acids arranged in a linear chain joined together by peptide bonds. Many proteins are enzymes that catalyze the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the cytoskeleton, a system of scaffolding that maintains the cell shape. Proteins are also important in cell signaling, immune responses, cell adhesion, active transport across membranes, and the cell cycle. Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle (tricarboxylic acid cycle), especially when a primary source of energy, such as glucose, is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
蛋白质是由氨基酸组成的线性链，它们通过’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;肽键 peptide bonds&amp;lt;/font&amp;gt;’’’连接在一起。许多蛋白质是在新陈代谢中催化化学反应的酶。其他蛋白质具有结构或机械功能，例如那些形成’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 细胞骨架cytoskeleton&amp;lt;/font&amp;gt;’’’的蛋白质（细胞骨架是维持细胞形状的支架系统）。蛋白质在’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;细胞信号传导 cell signaling&amp;lt;/font&amp;gt;’’’、’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 免疫反应immune responses&amp;lt;/font&amp;gt;’’’、’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 细胞粘附cell adhesion&amp;lt;/font&amp;gt;’’’、主动跨膜转运和’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;细胞周期 cell cycle&amp;lt;/font&amp;gt;’’’中也很重要。氨基酸还通过提供碳源进入细胞三羧酸循环，促进细胞的能量代谢，尤其是在’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;葡萄糖 glucose&amp;lt;/font&amp;gt;’’’等主要能量来源匮乏或细胞发生代谢应激时。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Lipids===&lt;br /&gt;
脂类&lt;br /&gt;
[[Lipid]]s are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of [[biological membrane]]s both internal and external, such as the [[cell membrane]], or as a source of energy.&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt; Lipids are usually defined as [[hydrophobe|hydrophobic]] or [[amphiphiles|amphipathic]] biological molecules but will dissolve in [[organic solvent]]s such as [[ethanol|alcohol]], [[benzene]] or [[chloroform]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fahy E, Subramaniam S, Brown HA, Glass CK, Merrill AH, Murphy RC, Raetz CR, Russell DW, Seyama Y, Shaw W, Shimizu T, Spener F, van Meer G, VanNieuwenhze MS, White SH, Witztum JL, Dennis EA | display-authors = 6 | title = A comprehensive classification system for lipids | journal = Journal of Lipid Research | volume = 46 | issue = 5 | pages = 839–61 | date = May 2005 | pmid = 15722563 | doi = 10.1194/jlr.E400004-JLR200 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The [[fat]]s are a large group of compounds that contain [[fatty acid]]s and [[glycerol]]; a glycerol molecule attached to three fatty acid [[ester]]s is called a [[triglyceride|triacylglyceride]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite web|title=Lipid nomenclature Lip-1 &amp;amp; Lip-2|url=https://www.qmul.ac.uk/sbcs/iupac/lipid/lip1n2.html#p11|access-date=2020-06-06|website=www.qmul.ac.uk}}&amp;lt;/ref&amp;gt; Several variations on this basic structure exist, including backbones such as [[sphingosine]] in the [[sphingomyelin]], and [[hydrophile|hydrophilic]] groups such as [[phosphate]] as in [[phospholipid]]s. [[Steroid]]s such as [[sterol]] are another major class of lipids.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|edition=8|title=Biochemistry|location=New York|isbn=978-1-4641-2610-9|oclc=913469736 | vauthors = Berg JM, Tymoczko JL, Gatto Jr GJ, Stryer L |date=8 April 2015|publisher=W. H. Freeman|pages=362}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Lipids are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of biological membranes both internal and external, such as the cell membrane, or as a source of energy. Lipids are usually defined as hydrophobic or amphipathic biological molecules but will dissolve in organic solvents such as alcohol, benzene or chloroform. The fats are a large group of compounds that contain fatty acids and glycerol; a glycerol molecule attached to three fatty acid esters is called a triacylglyceride. Several variations on this basic structure exist, including backbones such as sphingosine in the sphingomyelin, and hydrophilic groups such as phosphate as in phospholipids. Steroids such as sterol are another major class of lipids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂类是最多样化的生物化学物质。它们的主要结构用途是作为’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 生物膜biological membranes&amp;lt;/font&amp;gt;’’’内部和外部的一部分，如’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 细胞膜cell membrane&amp;lt;/font&amp;gt;’’’，或作为能量来源。脂类通常被定义为疏水性或两亲性的生物分子，但会溶解在有机溶剂中，如酒精、苯或氯仿。脂肪是一大类含有脂肪酸和甘油的化合物，一个甘油分子连接到三个脂肪酸酯即称为三酰甘油酯。这种基本结构存在一些变异，包括主骨(如鞘磷脂中到鞘氨醇)和亲水基(如磷脂中的磷酸盐)。’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 类固醇Steroids&amp;lt;/font&amp;gt;’’’，如’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;固醇sterol &amp;lt;/font&amp;gt;’’’，是另一类主要的脂类。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbohydrates===&lt;br /&gt;
碳水化合物&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Glucose Fisher to Haworth.gif|thumb|upright=1.15|right|alt=The straight chain form consists of four C H O H groups linked in a row, capped at the ends by an aldehyde group C O H and a methanol group C H 2 O H.  To form the ring, the aldehyde group combines with the O H group of the next-to-last carbon at the other end, just before the methanol group.|[[Glucose]] can exist in both a straight-chain and ring form.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Glucose can exist in both a straight-chain and ring form.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[葡萄糖可以以直链和环的形式存在。]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Carbohydrate]]s are [[aldehyde]]s or [[ketone]]s, with many [[hydroxyl]] groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of [[energy]] ([[starch]], [[glycogen]]) and structural components ([[cellulose]] in plants, [[chitin]] in animals).&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt; The basic carbohydrate units are called [[monosaccharide]]s and include [[galactose]], [[fructose]], and most importantly [[glucose]]. Monosaccharides can be linked together to form [[polysaccharide]]s in almost limitless ways.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Raman R, Raguram S, Venkataraman G, Paulson JC, Sasisekharan R | title = Glycomics: an integrated systems approach to structure-function relationships of glycans | journal = Nature Methods | volume = 2 | issue = 11 | pages = 817–24 | date = November 2005 | pmid = 16278650 | doi = 10.1038/nmeth807 | s2cid = 4644919 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrates are aldehydes or ketones, with many hydroxyl groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of energy (starch, glycogen) and structural components (cellulose in plants, chitin in animals). The basic carbohydrate units are called monosaccharides and include galactose, fructose, and most importantly glucose. Monosaccharides can be linked together to form polysaccharides in almost limitless ways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物是醛或酮，带有许多羟基，能以直链或环的形式存在。碳水化合物是最丰富的生物分子，承担着许多作用，如能量的储存和运输（淀粉、糖原）和作为结构要件（植物的纤维素、动物的甲壳素）。基本的碳水化合物单位称为单糖，包括半乳糖、果糖以及最重要的葡萄糖。单糖能以几乎无限多样的方式连接在一起形成多糖。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Nucleotides===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and [[RNA]], are polymers of [[nucleotide]]s. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a [[ribose]] or [[deoxyribose]] sugar group which is attached to a [[nitrogenous base]]. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of [[transcription (genetics)|transcription]] and [[protein biosynthesis]].&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt; This information is protected by [[DNA repair]] mechanisms and propagated through [[DNA replication]]. Many [[virus]]es have an [[RNA virus|RNA genome]], such as [[HIV]], which uses [[reverse transcription]] to create a DNA template from its viral RNA genome.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sierra S, Kupfer B, Kaiser R | title = Basics of the virology of HIV-1 and its replication | journal = Journal of Clinical Virology | volume = 34 | issue = 4 | pages = 233–44 | date = December 2005 | pmid = 16198625 | doi = 10.1016/j.jcv.2005.09.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; RNA in [[ribozyme]]s such as [[spliceosome]]s and [[ribosome]]s is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual [[nucleoside]]s are made by attaching a [[nucleobase]] to a [[ribose]] sugar. These bases are [[heterocyclic]] rings cono ptaining nitrogen, classified as [[purine]]s or [[pyrimidine]]s. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&amp;lt;ref name=Wimmer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wimmer MJ, Rose IA | title = Mechanisms of enzyme-catalyzed group transfer reactions | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 47 | issue =  | pages = 1031–78 | year = 1978 | pmid = 354490 | doi = 10.1146/annurev.bi.47.070178.005123 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and RNA, are polymers of nucleotides. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a ribose or deoxyribose sugar group which is attached to a nitrogenous base. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of transcription and protein biosynthesis.This information is protected by DNA repair mechanisms and propagated through DNA replication. Many viruses have an RNA genome, such as HIV, which uses reverse transcription to create a DNA template from its viral RNA genome.RNA in ribozymes such as spliceosomes and ribosomes is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual nucleosides are made by attaching a nucleobase to a ribose sugar. These bases are heterocyclic rings containing nitrogen, classified as purines or pyrimidines. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
DNA和RNA这两种核酸是核苷酸的聚合物。每个核苷酸都是由一个磷酸连接到核糖或脱氧核糖糖基上形成的，而核糖或脱氧核糖糖基又连接到含氮碱基上。核酸对于遗传信息的储存和使用，以及通过转录和蛋白质生物合成过程对其进行解释至关重要。这些信息受到DNA修复机制的保护，并通过DNA复制进行传播。许多病毒都有RNA基因组，如HIV病毒，它利用’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 逆转录reverse transcription&amp;lt;/font&amp;gt;’’’从其病毒RNA基因组中创建DNA模板。核糖体和核糖体等核糖体中的RNA类似于酶，因为它可以催化化学反应。单个核苷是通过将核碱基连接到核糖上制成的。这些碱基是含氮的杂环，分为嘌呤或嘧啶。核苷酸还在代谢基团转移反应中充当辅酶。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Coenzymes===&lt;br /&gt;
辅酶&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Acetyl-CoA-2D.svg|thumb|right|upright=1.35|Structure of the [[coenzyme]] [[acetyl-CoA]].The transferable [[acetyl|acetyl group]] is bonded to the sulfur atom at the extreme left.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Structure of the [[coenzyme acetyl-CoA.The transferable acetyl group is bonded to the sulfur atom at the extreme left.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[辅酶乙酰辅酶结构 a。可转移的乙酰基与最左边的硫原子成键结合。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{main|Coenzyme}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of [[functional group]]s of atoms and their bonds within molecules.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Mitchell P | title = The Ninth Sir Hans Krebs Lecture. Compartmentation and communication in living systems. Ligand conduction: a general catalytic principle in chemical, osmotic and chemiosmotic reaction systems | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 95 | issue = 1 | pages = 1–20 | date = March 1979 | pmid = 378655 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1979.tb12934.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions.&amp;lt;ref name=Wimmer/&amp;gt; These group-transfer intermediates are called [[coenzyme]]s. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the [[substrate (biochemistry)|substrate]] for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&amp;lt;ref name=Dimroth&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dimroth P, von Ballmoos C, Meier T | title = Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases. Fourth in the Cycles Review Series | journal = EMBO Reports | volume = 7 | issue = 3 | pages = 276–82 | date = March 2006 | pmid = 16607397 | pmc = 1456893 | doi = 10.1038/sj.embor.7400646 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of functional groups of atoms and their bonds within molecules. This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions. These group-transfer intermediates are called coenzymes. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the substrate for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢涉及大量的化学反应，但大多数属于几种基本类型的反应，涉及原子的官能团及其键在分子内的转移。这种常见的化学反应使细胞能够用一小套代谢中间体在不同反应之间携带化学基团。这些基团转移中间体称为辅酶。每一类基团转移反应都是由一种特定的辅酶进行的，它是一组产生它的酶和消耗它的酶的底物。因此，这些辅酶不断地被制造、消耗，然后循环利用。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is [[adenosine triphosphate]] (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day.&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt; ATP acts as a bridge between [[catabolism]] and [[anabolism]]. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in [[phosphorylation]] reactions.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bonora M, Patergnani S, Rimessi A, De Marchi E, Suski JM, Bononi A, Giorgi C, Marchi S, Missiroli S, Poletti F, Wieckowski MR, Pinton P | display-authors = 6 | title = ATP synthesis and storage | journal = Purinergic Signalling | volume = 8 | issue = 3 | pages = 343–57 | date = September 2012 | pmid = 22528680 | pmc = 3360099 | doi = 10.1007/s11302-012-9305-8 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is adenosine triphosphate (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day. ATP acts as a bridge between catabolism and anabolism. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in phosphorylation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中一种中心辅酶是三磷酸腺苷（ATP），它是细胞的通用能源货币。这种核苷酸在不同的化学反应之间传递化学能。细胞中只有少量的ATP，但由于ATP是不断再生的，所以人体每天可以使用大约相当于自身重量的ATP。ATP是分解代谢和合成代谢之间的桥梁。分解代谢分解分子，合成代谢则将它们组合在一起。分解反应产生ATP，合成代谢反应则消耗ATP。它也是磷酸化反应中磷酸基团的载体。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A [[vitamin]] is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In [[human nutrition]], most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Berg|first1=Jeremy M.|last2=Tymoczko|first2=John L.|last3=Stryer|first3=Lubert | name-list-style = vanc |date=2002|title=Vitamins Are Often Precursors to Coenzymes|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22549/|journal=Biochemistry. 5th Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt; [[Nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; ([[niacin]]), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of [[dehydrogenase]]s remove electrons from their substrates and [[redox|reduce]] NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the [[reductase]]s in the cell that need to reduce their substrates.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pollak N, Dölle C, Ziegler M | title = The power to reduce: pyridine nucleotides--small molecules with a multitude of functions | journal = The Biochemical Journal | volume = 402 | issue = 2 | pages = 205–18 | date = March 2007 | pmid = 17295611 | pmc = 1798440 | doi = 10.1042/BJ20061638 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Fatih|first=Yildiz | name-list-style = vanc |title=Advances in food biochemistry|publisher=CRC Press|year=2009|isbn=978-1-4200-0769-5|location=Boca Raton|pages=228|oclc=607553259}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A vitamin is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In human nutrition, most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells. Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; (niacin), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of dehydrogenases remove electrons from their substrates and reduce NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the reductases in the cell that need to reduce their substrates. Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;维生素 vitamin &amp;lt;/font&amp;gt;’’’是一类细胞不能合成的微量有机化合物。在人体营养中，大多数维生素经过修饰后都具有辅酶的功能，例如，所有水溶性维生素在细胞中使用时都会被磷酸化或与核苷酸偶联。’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 Nicotinamide adenine dinucleotide&amp;lt;/font&amp;gt;’’’(NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;)是维生素B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt;(烟酸)的衍生物，它是一种重要的辅酶，起着氢接受器的作用。数百种不同类型的脱氢酶从其底物中去除电子，并将NAD&amp;lt;sub&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;还原成NADH。这种还原形式的辅酶是细胞中任何需要还原其底物的还原酶的底物。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在细胞中以两种相关形式存在，即NADH和NADPH。NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;/NADH 形式在分解代谢反应中起重要作用，而 NADP &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;/NADPH 形式在分解代谢反应中起重要作用。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:1GZX Haemoglobin.png|thumb|upright=1.35|right|The structure of iron-containing [[hemoglobin]]. The protein subunits are in red and blue, and the iron-containing [[heme]] groups in green. From {{PDB|1GZX}}.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The structure of iron-containing [[hemoglobin. The protein subunits are in red and blue, and the iron-containing heme groups in green. From .]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
含铁’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;血红蛋白 hemoglobin&amp;lt;/font&amp;gt;’’’的结构。蛋白质亚基为红色和蓝色，含铁血红素基为绿色。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Mineral and cofactors===&lt;br /&gt;
矿物质和辅因子&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further||Bioinorganic chemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. [[sodium]] and [[potassium]]) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements [[carbon]], [[nitrogen]], [[calcium]], [[sodium]], [[chlorine]], [[potassium]], [[hydrogen]], [[phosphorus]], [[oxygen]] and [[sulfur]]. [[Organic compound]]s (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Heymsfield&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Heymsfield SB, Waki M, Kehayias J, Lichtman S, Dilmanian FA, Kamen Y, Wang J, Pierson RN | display-authors = 6 | title = Chemical and elemental analysis of humans in vivo using improved body composition models | journal = The American Journal of Physiology | volume = 261 | issue = 2 Pt 1 | pages = E190-8 | date = August 1991 | pmid = 1872381 | doi = 10.1152/ajpendo.1991.261.2.E190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. sodium and potassium) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements carbon, nitrogen, calcium, sodium, chlorine, potassium, hydrogen, phosphorus, oxygen and sulfur. Organic compounds (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
无机元素在新陈代谢中起着关键作用; 有些元素含量丰富(例如:钠和钾) ，而另一些元素则在微量浓度下发挥作用。人的体重约99%是由碳、氮、钙、钠、氯、钾、氢、磷、氧和硫等元素组成。有机化合物（蛋白质、脂类和碳水化合物）含有大部分的碳和氮；大部分的氧和氢以水的形式存在。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as [[electrolyte]]s. The most important ions are [[sodium]], [[potassium]], [[calcium]], [[magnesium]], [[chloride]], [[phosphate]] and the organic ion [[bicarbonate]]. The maintenance of precise [[ion gradient]]s across [[cell membrane]]s maintains [[osmotic pressure]] and [[pH]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |date=| chapter = Electrolyte Balance | chapter-url=https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/26-3-electrolyte-balance/ | title = Anatomy and Physiology | publisher = OpenStax |access-date=23 June 2020 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Ions are also critical for [[nerve]] and [[muscle]] function, as [[action potential]]s in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the [[extracellular fluid]] and the cell's fluid, the [[cytosol]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Lodish |first1=Harvey |last2=Berk |first2=Arnold |last3=Zipursky |first3=S. Lawrence |last4=Matsudaira |first4=Paul |last5=Baltimore |first5=David |last6=Darnell |first6=James | name-list-style = vanc |date=2000| chapter =The Action Potential and Conduction of Electric Impulses|chapter-url= https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21668/ |title =Molecular Cell Biology | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt; Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called [[ion channel]]s. For example, [[muscle contraction]] depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and [[T-tubule]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dulhunty AF | title = Excitation-contraction coupling from the 1950s into the new millennium | journal = Clinical and Experimental Pharmacology &amp;amp; Physiology | volume = 33 | issue = 9 | pages = 763–72 | date = September 2006 | pmid = 16922804 | doi = 10.1111/j.1440-1681.2006.04441.x | s2cid = 37462321 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as electrolytes. The most important ions are sodium, potassium, calcium, magnesium, chloride, phosphate and the organic ion bicarbonate. The maintenance of precise ion gradients across cell membranes maintains osmotic pressure and pH. Ions are also critical for nerve and muscle function, as action potentials in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the extracellular fluid and the cell's fluid, the cytosol. Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called ion channels. For example, muscle contraction depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and T-tubules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
丰富的无机元用作电解质。最重要的离子是钠、钾、钙、镁、氯化物、磷酸盐和有机离子重碳酸盐。维持细胞膜上精确的离子梯度可以维持’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;渗透压 osmotic pressure&amp;lt;/font&amp;gt;’’’和 ph 值。离子对于神经和肌肉功能也是至关重要的，因为这些组织中的动作电位是由细胞外液和细胞液之间的电解质交换产生的。电解质通过细胞膜上称为离子通道的蛋白质进入和离开细胞。例如，肌肉收缩依赖于钙、钠和钾通过细胞膜和T管中的离子通道的运动。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Transition metal]]s are usually present as [[trace element]]s in organisms, with [[zinc]] and [[iron]] being most abundant of those.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Torres-Romero JC, Alvarez-Sánchez ME, Fernández-Martín K, Alvarez-Sánchez LC, Arana-Argáez V, Ramírez-Camacho M, Lara-Riegos J | chapter=Zinc Efflux in Trichomonas vaginalis: In Silico Identification and Expression Analysis of CDF-Like Genes|date=2018| title =Quantitative Models for Microscopic to Macroscopic Biological Macromolecules and Tissues|pages=149–168| veditors = Olivares-Quiroz L, Resendis-Antonio O |place=Cham|publisher=Springer International Publishing|language=en|doi=10.1007/978-3-319-73975-5_8|isbn=978-3-319-73975-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These metals are used in some proteins as [[Cofactor (biochemistry)|cofactors]] and are essential for the activity of enzymes such as [[catalase]] and oxygen-carrier proteins such as [[hemoglobin]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Craig Will|first=Leonard Ashley | name-list-style = vanc |title=Manufacturing Engineering &amp;amp; Technology|publisher=Scientific e-Resources|year=2019|isbn=9781839472428|location=Waltham Abbey|pages=190–196}}&amp;lt;/ref&amp;gt; Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as [[ferritin]] or [[metallothionein]] when not in use.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cousins RJ, Liuzzi JP, Lichten LA | title = Mammalian zinc transport, trafficking, and signals | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 281 | issue = 34 | pages = 24085–9 | date = August 2006 | pmid = 16793761 | doi = 10.1074/jbc.R600011200 | url = https://www.jbc.org/content/281/34/24085 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dunn LL, Suryo Rahmanto Y, Richardson DR | title = Iron uptake and metabolism in the new millennium | journal = Trends in Cell Biology | volume = 17 | issue = 2 | pages = 93–100 | date = February 2007 | pmid = 17194590 | doi = 10.1016/j.tcb.2006.12.003 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Transition metals are usually present as trace elements in organisms, with zinc and iron being most abundant of those. These metals are used in some proteins as cofactors and are essential for the activity of enzymes such as catalase and oxygen-carrier proteins such as hemoglobin. Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as ferritin or metallothionein when not in use.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
过渡金属通常以微量元素的形式存在于生物体内，其中锌和铁最为丰富。这些金属元素在某些蛋白质中作为辅因子，是催化酶等酶和血红蛋白等氧载体蛋白活性所必需的金属辅因子。金属辅因子与蛋白质中的特定位点紧密结合，虽然在催化过程中酶的辅因子可以被改变，但在催化反应结束时，它们总是恢复到原来的状态。金属微量营养素由特定的转运体带入生物体内，不用时与储存蛋白如铁蛋白或金属硫蛋白结合。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Catabolism==&lt;br /&gt;
分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Catabolism]] is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter| name-list-style = vanc |date=2002|chapter =How Cells Obtain Energy from Food|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26882/|title =Molecular Biology of the Cell | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt; The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their [[primary nutritional groups]]), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by [[organotroph]]s, while [[lithotroph]]s use inorganic substrates, and [[phototroph]]s capture sunlight as [[Potential energy#Chemical potential energy|chemical energy]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Raven|first=Ja| name-list-style = vanc |date=2009-09-03|title=Contributions of anoxygenic and oxygenic phototrophy and chemolithotrophy to carbon and oxygen fluxes in aquatic environments|url=http://www.int-res.com/abstracts/ame/v56/n2-3/p177-192/|journal=Aquatic Microbial Ecology|language=en|volume=56|pages=177–192|doi=10.3354/ame01315|issn=0948-3055|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt; However, all these different forms of metabolism depend on [[redox]] reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as [[organic molecule]]s, water, [[ammonia]], [[hydrogen sulfide]] or [[Ferrous|ferrous ions]] to acceptor molecules such as [[oxygen]], [[nitrate]] or [[sulfate]]. In animals, these reactions involve complex [[organic molecule]]s that are broken down to simpler molecules, such as [[carbon dioxide]] and water. In [[photosynthesis|photosynthetic]] organisms, such as plants and [[cyanobacteria]], these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&amp;lt;ref name=Nelson2004&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Nelson N, Ben-Shem A | title = The complex architecture of oxygenic photosynthesis | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 5 | issue = 12 | pages = 971–82 | date = December 2004 | pmid = 15573135 | doi = 10.1038/nrm1525 | s2cid = 5686066 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Catabolism is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules. The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their primary nutritional groups), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by organotrophs, while lithotrophs use inorganic substrates, and phototrophs capture sunlight as chemical energy. However, all these different forms of metabolism depend on redox reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as organic molecules, water, ammonia, hydrogen sulfide or ferrous ions to acceptor molecules such as oxygen, nitrate or sulfate. In animals, these reactions involve complex organic molecules that are broken down to simpler molecules, such as carbon dioxide and water. In photosynthetic organisms, such as plants and cyanobacteria, these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
分解代谢是指分解大分子的一系列代谢过程。其中包括分解和氧化食物分子。分解代谢反应的目的是为构建分子的合成代谢反应提供所需的能量和成分。这些分解代谢反应的确切性质因生物体而异，生物体可以根据它们的能量和碳的来源（其主要营养组）进行分类，如下表所示。有机养生物把有机分子作为能量来源，而岩养生物利用无机基质，光养生物利用阳光（获得化学能）。然而，所有这些不同形式的新陈代谢都依赖于氧化还原反应，这些反应涉及电子从还原的供体分子（如有机分子，水，氨，硫化氢或亚铁离子）转移到受体分子（如氧，硝酸盐或硫酸盐）。在动物中，这些反应涉及复杂的有机分子，它们被分解成更简单的分子，如二氧化碳和水。在诸如植物和蓝藻这样的光合生物体中，这些电子转移反应不释放能量，而是用来储存从阳光中吸收的能量。&lt;br /&gt;
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{| class=&amp;quot;wikitable float-right&amp;quot;  style=&amp;quot;text-align:center; width:50%;&amp;quot;&lt;br /&gt;
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{ | class = “ wikitable float-right” style = “ text-align: center; width: 50% ; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|+Classification of organisms based on their metabolism &amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Madigan MT, Martinko JM |title=Brock Mikrobiologie|date=2006|publisher=Pearson Studium|isbn=3-8273-7187-2|edition=11., überarb. Aufl|location=München|pages=604, 621|oclc=162303067}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|+Classification of organisms based on their metabolism &lt;br /&gt;
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| + 根据其新陈代谢对生物进行分类&lt;br /&gt;
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能量源&lt;br /&gt;
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|| Preformed molecules || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| chemo-&lt;br /&gt;
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|| Preformed molecules || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| chemo-&lt;br /&gt;
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预制分子 | | | | style = ”背景: # ff0; ” | 化疗-&lt;br /&gt;
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有机化合物 | rowspan = 2 | | | style = ”背景: # ffb300; ” | organic compound = 2 | | | style = ”背景: # ffb300; ” | organo-| rowspan = 2 | &lt;br /&gt;
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2 | | rowspan = 2 | | | style = “ background: # fb805f; ” | Carbon source | style = “ background: # fb805f; ” | organic compound | rowspan = 2 colspan = 2 | | | | style = “ background: # fb805f; ” | hetero-&lt;br /&gt;
碳源&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot; &lt;br /&gt;
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|| [[inorganic compound]] || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| auto-&lt;br /&gt;
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|| inorganic compound || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| auto-&lt;br /&gt;
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无机化合物: fb805f&lt;br /&gt;
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The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s or [[lipid]]s, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually [[acetyl-CoA|acetyl coenzyme A]] (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the [[citric acid cycle]] and [[electron transport chain]], releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme [[nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as proteins, polysaccharides or lipids, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually acetyl coenzyme A (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the citric acid cycle and electron transport chain, releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
动物中最常见的分解代谢反应可以分为三个主要阶段。在第一阶段，大的有机分子，如蛋白质，多糖或脂类，在细胞外被消化成较小的分子。接下来，这些较小的分子被细胞吸收并转化成更小的分子，通常是乙酰辅酶A (acetyl-CoA) ，并释放出一些能量。最后，辅酶 A 上的乙酰基在三羧酸循环和电子传递链中被氧化成水和二氧化碳，释放出储存的能量，将辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;）还原成NADH。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Digestion===&lt;br /&gt;
消化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Digestion|Gastrointestinal tract}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：消化和胃肠道&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These [[digestive enzyme]]s include [[protease]]s that digest proteins into amino acids, as well as [[glycoside hydrolase]]s that digest polysaccharides into simple sugars known as [[monosaccharides]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Demirel, Yaşar|title=Energy : production, conversion, storage, conservation, and coupling|publisher=Springer|year=2016|isbn=978-3-319-29650-0|edition=Second|location=Lincoln|pages=431|oclc=945435943}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These digestive enzymes include proteases that digest proteins into amino acids, as well as glycoside hydrolases that digest polysaccharides into simple sugars known as monosaccharides.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
大分子不能直接被细胞处理。大分子必须先被分解成较小的单位，才能用于细胞代谢。不同类别的酶被用来消化这些聚合物。这些消化酶包括将蛋白质消化成氨基酸的蛋白酶，以及将多糖消化成单糖的糖苷水解酶。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Häse CC, Finkelstein RA | title = Bacterial extracellular zinc-containing metalloproteases | journal = Microbiological Reviews | volume = 57 | issue = 4 | pages = 823–37 | date = December 1993 | pmid = 8302217 | pmc = 372940 | doi = 10.1128/MMBR.57.4.823-837.1993 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gupta R, Gupta N, Rathi P | title = Bacterial lipases: an overview of production, purification and biochemical properties | journal = Applied Microbiology and Biotechnology | volume = 64 | issue = 6 | pages = 763–81 | date = June 2004 | pmid = 14966663 | doi = 10.1007/s00253-004-1568-8 | s2cid = 206934353 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their [[Gastrointestinal tract|guts]], including the [[stomach]] and [[pancreas]], and [[salivary gland]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hoyle T | title = The digestive system: linking theory and practice | journal = British Journal of Nursing | volume = 6 | issue = 22 | pages = 1285–91 | year = 1997 | pmid = 9470654 | doi = 10.12968/bjon.1997.6.22.1285 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by [[active transport]] proteins.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Souba WW, Pacitti AJ | title = How amino acids get into cells: mechanisms, models, menus, and mediators | journal = JPEN. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition | volume = 16 | issue = 6 | pages = 569–78 | year = 1992 | pmid = 1494216 | doi = 10.1177/0148607192016006569 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barrett MP, Walmsley AR, Gould GW | title = Structure and function of facilitative sugar transporters | journal = Current Opinion in Cell Biology | volume = 11 | issue = 4 | pages = 496–502 | date = August 1999 | pmid = 10449337 | doi = 10.1016/S0955-0674(99)80072-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings, while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their guts, including the stomach and pancreas, and salivary glands. The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by active transport proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
微生物简单直接地将消化酶分泌到周围环境中，而动物必须通过它们肠道(包括胃、胰腺和唾液腺)中的特定细胞分泌这些酶。这些细胞外酶释放的氨基酸或糖通过活性转运蛋白被泵入细胞内。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Catabolism schematic.svg|thumb|left|upright=1.35|A simplified outline of the catabolism of [[protein]]s, [[carbohydrate]]s and [[fat]]s]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A simplified outline of the catabolism of [[proteins, carbohydrates and fats]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[蛋白质，碳水化合物和脂肪]分解代谢的简化概述 &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from organic compounds===&lt;br /&gt;
有机化合物的能量&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Cellular respiration|Fermentation (biochemistry)|Carbohydrate catabolism|Fat catabolism|Protein catabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：细胞呼吸，发酵（生物化学），碳水化合物分解代谢，脂肪分解代谢和蛋白质分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into [[monosaccharide]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bell GI, Burant CF, Takeda J, Gould GW | title = Structure and function of mammalian facilitative sugar transporters | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 268 | issue = 26 | pages = 19161–4 | date = September 1993 | pmid = 8366068 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Once inside, the major route of breakdown is [[glycolysis]], where sugars such as [[glucose]] and [[fructose]] are converted into [[pyruvic acid|pyruvate]] and some ATP is generated.&amp;lt;ref name=Bouche&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bouché C, Serdy S, Kahn CR, Goldfine AB | title = The cellular fate of glucose and its relevance in type 2 diabetes | journal = Endocrine Reviews | volume = 25 | issue = 5 | pages = 807–30 | date = October 2004 | pmid = 15466941 | doi = 10.1210/er.2003-0026 | df = dmy-all | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to [[acetyl-CoA]] through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the [[citric acid cycle]]. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases [[carbon dioxide]] as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces [[lactic acid|lactate]], through the enzyme [[lactate dehydrogenase]] re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Alfarouk KO, Verduzco D, Rauch C, Muddathir AK, Adil HH, Elhassan GO, Ibrahim ME, David Polo Orozco J, Cardone RA, Reshkin SJ, Harguindey S | display-authors = 6 | title = Glycolysis, tumor metabolism, cancer growth and dissemination. A new pH-based etiopathogenic perspective and therapeutic approach to an old cancer question | journal = Oncoscience | volume = 1 | issue = 12 | pages = 777–802 | date = 18 December 2014 | pmid = 25621294 | pmc = 4303887 | doi = 10.18632/oncoscience.109 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; An alternative route for glucose breakdown is the [[pentose phosphate pathway]], which reduces the coenzyme [[NADPH]] and produces [[pentose]] sugars such as [[ribose]], the sugar component of [[nucleic acid]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into monosaccharides. Once inside, the major route of breakdown is glycolysis, where sugars such as glucose and fructose are converted into pyruvate and some ATP is generated. Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to acetyl-CoA through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the citric acid cycle. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases carbon dioxide as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces lactate, through the enzyme lactate dehydrogenase re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis. An alternative route for glucose breakdown is the pentose phosphate pathway, which reduces the coenzyme NADPH and produces pentose sugars such as ribose, the sugar component of nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物分解代谢是将碳水化合物分解成较小的单位的过程。碳水化合物一旦被消化成单糖，通常就被带入细胞。一旦进入细胞内，分解的主要途径就是糖酵解，其中糖（例如葡萄糖和果糖）被转化为丙酮酸并生成一些ATP。丙酮酸是几种代谢途径中的中间体，但大多数通过有氧（含氧）糖酵解转化为乙酰辅酶 a 并进入三羧酸循环。尽管在三羧酸循环中会产生更多的ATP，但最重要的产物是NADH，它是由 NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; 在乙酰辅酶A被氧化后制成的。这种氧化释放出作为废物的二氧化碳。在厌氧条件下，糖酵解产生乳酸盐，即由乳酸脱氢酶将丙酮酸盐转化为乳酸盐，同时将NADH重新氧化为NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; 再用于糖酵解。葡萄糖分解的另一种途径是磷酸戊糖途径，它还原辅酶NADPH并产生戊糖，如核糖（核酸的糖成分）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by [[hydrolysis]] to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by [[beta oxidation]] to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. ''M. tuberculosis'' can also grow on the lipid [[cholesterol]] as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of ''M. tuberculosis''.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wipperman MF, Sampson NS, Thomas ST | title = Pathogen roid rage: cholesterol utilization by Mycobacterium tuberculosis | journal = Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology | volume = 49 | issue = 4 | pages = 269–93 | date = 2014 | pmid = 24611808 | pmc = 4255906 | doi = 10.3109/10409238.2014.895700 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by hydrolysis to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by beta oxidation to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. M. tuberculosis can also grow on the lipid cholesterol as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of M. tuberculosis.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪通过水解作用分解为游离脂肪酸和甘油。甘油进入糖酵解，脂肪酸被 β氧化分解，释放出乙酰辅酶A，然后进入三羧酸循环。脂肪酸在氧化时会释放比碳水化合物更多的能量，因为碳水化合物的结构中含有更多的氧。类固醇也会被一些细菌在类似于 β 氧化的过程中分解，这个分解过程会释放出大量的乙酰辅酶A、丙酰辅酶A和丙酮酸，它们都可以给细胞提供能量。结核杆菌也可以依靠脂质胆固醇这唯一的碳源生长，而且参与胆固醇利用途径的基因已经被证实在结核杆菌感染生命周期的不同阶段都是重要的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Amino acid]]s are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to [[urea]] and carbon dioxide as a source of energy.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sakami W, Harrington H | title = Amino Acid Metabolism | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 32 | issue =  | pages = 355–98 | year = 1963 | pmid = 14144484 | doi = 10.1146/annurev.bi.32.070163.002035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a [[transaminase]]. The amino group is fed into the [[urea cycle]], leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a [[keto acid]]. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of [[glutamate]] forms α-[[alpha-Ketoglutaric acid|ketoglutarate]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brosnan JT | title = Glutamate, at the interface between amino acid and carbohydrate metabolism | journal = The Journal of Nutrition | volume = 130 | issue = 4S Suppl | pages = 988S–90S | date = April 2000 | pmid = 10736367 | doi = 10.1093/jn/130.4.988S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The [[glucogenic amino acid]]s can also be converted into glucose, through [[gluconeogenesis]] (discussed below).&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Young VR, Ajami AM | title = Glutamine: the emperor or his clothes? | journal = The Journal of Nutrition | volume = 131 | issue = 9 Suppl | pages = 2449S–59S; discussion 2486S–7S | date = September 2001 | pmid = 11533293 | doi = 10.1093/jn/131.9.2449S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to urea and carbon dioxide as a source of energy. The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a transaminase. The amino group is fed into the urea cycle, leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a keto acid. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of glutamate forms α-ketoglutarate. The glucogenic amino acids can also be converted into glucose, through gluconeogenesis (discussed below).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸可以用来合成蛋白质和其他生物分子，也可以被氧化成尿素和二氧化碳从而提供能量。氧化途径从转氨酶去除氨基酸上的氨基开始。氨基进入尿素循环，留下酮酸形式的脱氨基碳骨架。其中一些酮酸是三羧酸循环的中间产物，例如谷氨酸的脱氨反应形成 α- 酮戊二酸。葡萄糖原氨基酸也可以通过糖异生作用转化为葡萄糖(具体内容见下文)。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Energy transformations==&lt;br /&gt;
能量转换&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Oxidative phosphorylation===&lt;br /&gt;
氧化磷酸化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Oxidative phosphorylation|Chemiosmosis|Mitochondrion}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：氧化磷酸化，化学渗透和线粒体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in [[eukaryote]]s by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the [[electron transport chain]]. In [[prokaryote]]s, these proteins are found in the cell's [[bacterial cell structure|inner membrane]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hosler JP, Ferguson-Miller S, Mills DA | title = Energy transduction: proton transfer through the respiratory complexes | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 165–87 | year = 2006 | pmid = 16756489 | pmc = 2659341 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.062003.101730 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These proteins use the energy released from passing electrons from [[reducing agent|reduced]] molecules like NADH onto [[oxygen]] to pump [[proton]]s across a membrane.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schultz BE, Chan SI | title = Structures and proton-pumping strategies of mitochondrial respiratory enzymes | journal = Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure | volume = 30 | issue =  | pages = 23–65 | year = 2001 | pmid = 11340051 | doi = 10.1146/annurev.biophys.30.1.23 | url = https://authors.library.caltech.edu/1623/1/SCHarbbs01.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in eukaryotes by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the electron transport chain. In prokaryotes, these proteins are found in the cell's inner membrane. These proteins use the energy released from passing electrons from reduced molecules like NADH onto oxygen to pump protons across a membrane.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氧化磷酸化中，通过如柠檬酸循环等代谢途径，电子从被消化吸收的食物分子上转移到氧气上，并将产生的能量以ATP的方式储存起来。在真核生物中，这一过程是通过线粒体膜上的一系列膜蛋白来完成的，被称为电子传递链。而在原核生物中，这些蛋白质存在于细胞的内膜中。这些蛋白质利用电子从还原性分子(如NADH)传递到氧气所释放的能量来泵送质子穿过细胞膜。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATPsyn.gif|thumb|right|Mechanism of [[ATP synthase]]. ATP is shown in red, ADP and phosphate in pink and the rotating stalk subunit in black.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Mechanism of [[ATP synthase. ATP is shown in red, ADP and phosphate in pink and the rotating stalk subunit in black.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[ ATP 合成酶]的作用机制。ATP 显示为红色，ADP 和磷酸显示为粉红色，转柄亚基显示为黑色&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton [[diffusion|concentration difference]] across the membrane and generates an [[electrochemical gradient]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Capaldi RA, Aggeler R | title = Mechanism of the F(1)F(0)-type ATP synthase, a biological rotary motor | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 27 | issue = 3 | pages = 154–60 | date = March 2002 | pmid = 11893513 | doi = 10.1016/S0968-0004(01)02051-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called [[ATP synthase]]. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the [[active site]] of the synthase domain to change shape and phosphorylate [[adenosine diphosphate]]&amp;amp;nbsp;– turning it into ATP.&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton concentration difference across the membrane and generates an electrochemical gradient. This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called ATP synthase. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the active site of the synthase domain to change shape and phosphorylate adenosine diphosphate– turning it into ATP.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
将质子泵出线粒体，会在膜上形成质子浓度差，产生电化学梯度。这种力量促使质子通过ATP合成酶的基座回到线粒体中。质子的流动使柄亚基旋转，从而改变合成酶域的活性位点的形状，使二磷酸腺苷磷酸化--变成ATP。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from inorganic compounds===&lt;br /&gt;
无机化合物的能量&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Microbial metabolism|Nitrogen cycle}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：微生物代谢和氮循环&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Chemolithotroph]]y is a type of metabolism found in [[prokaryote]]s where energy is obtained from the oxidation of [[inorganic compound]]s. These organisms can use [[hydrogen]],&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Friedrich B, Schwartz E | title = Molecular biology of hydrogen utilization in aerobic chemolithotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 47 | issue =  | pages = 351–83 | year = 1993 | pmid = 8257102 | doi = 10.1146/annurev.mi.47.100193.002031 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; reduced [[sulfur]] compounds (such as [[sulfide]], [[hydrogen sulfide]] and [[thiosulfate]]),&amp;lt;ref name=Physiology1/&amp;gt; [[Iron(II) oxide|ferrous iron (FeII)]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Weber KA, Achenbach LA, Coates JD | title = Microorganisms pumping iron: anaerobic microbial iron oxidation and reduction | journal = Nature Reviews. Microbiology | volume = 4 | issue = 10 | pages = 752–64 | date = October 2006 | pmid = 16980937 | doi = 10.1038/nrmicro1490 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1203&amp;amp;context=bioscifacpub | s2cid = 8528196 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; or [[ammonia]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Jetten MS, Strous M, van de Pas-Schoonen KT, Schalk J, van Dongen UG, van de Graaf AA, Logemann S, Muyzer G, van Loosdrecht MC, Kuenen JG | display-authors = 6 | title = The anaerobic oxidation of ammonium | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 22 | issue = 5 | pages = 421–37 | date = December 1998 | pmid = 9990725 | doi = 10.1111/j.1574-6976.1998.tb00379.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as [[oxygen]] or [[nitrite]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Simon J | title = Enzymology and bioenergetics of respiratory nitrite ammonification | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 26 | issue = 3 | pages = 285–309 | date = August 2002 | pmid = 12165429 | doi = 10.1111/j.1574-6976.2002.tb00616.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These microbial processes are important in global [[biogeochemical cycle]]s such as [[acetogenesis]], [[nitrification]] and [[denitrification]] and are critical for [[fertility (soil)|soil fertility]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Conrad R | title = Soil microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO) | journal = Microbiological Reviews | volume = 60 | issue = 4 | pages = 609–40 | date = December 1996 | pmid = 8987358 | pmc = 239458 | doi = 10.1128/MMBR.60.4.609-640.1996 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barea JM, Pozo MJ, Azcón R, Azcón-Aguilar C | title = Microbial co-operation in the rhizosphere | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 56 | issue = 417 | pages = 1761–78 | date = July 2005 | pmid = 15911555 | doi = 10.1093/jxb/eri197 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Chemolithotrophy is a type of metabolism found in prokaryotes where energy is obtained from the oxidation of inorganic compounds. These organisms can use hydrogen, reduced sulfur compounds (such as sulfide, hydrogen sulfide and thiosulfate), or ammonia as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as oxygen or nitrite. These microbial processes are important in global biogeochemical cycles such as acetogenesis, nitrification and denitrification and are critical for soil fertility.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
化能无机营养是在原核生物中发现的一种新陈代谢，其能量来自于无机化合物的氧化。这些生物可以利用氢气、还原硫化合物(如硫化物、硫化氢和硫代硫酸酯)或氨作为还原力的来源，它们从这些化合物与氧或亚硝酸盐等电子接受体的氧化作用中获得能量。这些微生物过程在全球生物地球化学循环（如乙酰化、硝化和反硝化）中非常重要，对土壤肥力也很关键。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from light===&lt;br /&gt;
光能&lt;br /&gt;
{{further|Phototroph|Photophosphorylation|Chloroplast}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光养，光磷酸化和叶绿体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by [[plant]]s, [[cyanobacteria]], [[purple bacteria]], [[green sulfur bacteria]] and some [[protist]]s. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = van der Meer MT, Schouten S, Bateson MM, Nübel U, Wieland A, Kühl M, de Leeuw JW, Sinninghe Damsté JS, Ward DM | display-authors = 6 | title = Diel variations in carbon metabolism by green nonsulfur-like bacteria in alkaline siliceous hot spring microbial mats from Yellowstone National Park | journal = Applied and Environmental Microbiology | volume = 71 | issue = 7 | pages = 3978–86 | date = July 2005 | pmid = 16000812 | pmc = 1168979 | doi = 10.1128/AEM.71.7.3978-3986.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tichi MA, Tabita FR | title = Interactive control of Rhodobacter capsulatus redox-balancing systems during phototrophic metabolism | journal = Journal of Bacteriology | volume = 183 | issue = 21 | pages = 6344–54 | date = November 2001 | pmid = 11591679 | pmc = 100130 | doi = 10.1128/JB.183.21.6344-6354.2001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by plants, cyanobacteria, purple bacteria, green sulfur bacteria and some protists. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
阳光中的能量被植物、蓝藻、紫细菌、绿硫细菌和一些原生生物所吸收。这个过程通常与二氧化碳转化为有机化合物相结合，这是光合作用的一部分，下文将对此进行讨论。然而，原核生物的能量捕获和碳固定系统可以单独运作，因为紫色细菌和绿硫细菌可以利用阳光作为能源，同时在碳固定和有机化合物发酵之间转换。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter | name-list-style = vanc |date=2002|chapter =Energy Conversion: Mitochondria and Chloroplasts|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21063/|title =Molecular Biology of the Cell. 4th edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt; The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called [[photosynthetic reaction centre]]s. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of [[photosynthetic pigment]] present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Allen JP, Williams JC | title = Photosynthetic reaction centers | journal = FEBS Letters | volume = 438 | issue = 1–2 | pages = 5–9 | date = October 1998 | pmid = 9821949 | doi = 10.1016/S0014-5793(98)01245-9 | s2cid = 21596537 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis. The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called photosynthetic reaction centres. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of photosynthetic pigment present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在许多生物体中，太阳能的获取在原理上类似于氧化磷酸化，因为它涉及到以质子浓度梯度的形式储存能量。这种质子动力驱动 ATP 的合成。驱动这种电子传递链所需的电子来自于聚光蛋白质，这种蛋白质被叫做光合反应中心。根据存在的光合色素的性质，反应中心分为两种类型。大多数光合细菌只有一种类型，而植物和蓝藻有两种类型。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, [[photosystem|photosystem II]] uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the [[cytochrome b6f complex]], which uses their energy to pump protons across the [[thylakoid]] membrane in the [[chloroplast]].&amp;lt;ref name=Nelson2004/&amp;gt; These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through [[photosystem|photosystem I]] and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Munekage Y, Hashimoto M, Miyake C, Tomizawa K, Endo T, Tasaka M, Shikanai T | title = Cyclic electron flow around photosystem I is essential for photosynthesis | journal = Nature | volume = 429 | issue = 6991 | pages = 579–82 | date = June 2004 | pmid = 15175756 | doi = 10.1038/nature02598 | bibcode = 2004Natur.429..579M | s2cid = 4421776 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;/sup&amp;gt;fThese cooenzyme can be used in the [[Calvin cycle]], which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, photosystem II uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the cytochrome b6f complex, which uses their energy to pump protons across the thylakoid membrane in the chloroplast. These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through photosystem I and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; .fThese cooenzyme can be used in the Calvin cycle, which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在植物、藻类和蓝藻中，光系统 II 利用光能将电子从水中移走，释放出氧气。然后电子流向细胞色素b6f蛋白复合体，后者利用它们的能量穿过叶绿体中的类囊体膜，泵入质子。这些质子在驱动ATP合成酶时通过膜向后移动，就像之前一样。然后电子流经光系统I，可以用来减少辅酶NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;。这些辅酶可用于’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 卡尔文循环Calvin cycle&amp;lt;/font&amp;gt;’’’(下文将对此进行讨论)，或被循环用于进一步生成ATP。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Anabolism==&lt;br /&gt;
合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Anabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Anabolism''' is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as [[amino acid]]s, [[monosaccharide]]s, [[Terpenoid|isoprenoids]] and [[nucleotide]]s, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s, [[lipid]]s and [[nucleic acid]]s.&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;{{cite web|last=Mandal|first=Ananya| name-list-style = vanc |date=2009-11-26|title=What is Anabolism?|url=https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Anabolism.aspx|access-date=2020-07-04|website=News-Medical.net|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as amino acids, monosaccharides, isoprenoids and nucleotides, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as proteins, polysaccharides, lipids and nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
合成代谢是一系列建设性的新陈代谢过程，在这一系列过程中分解代谢所释放的能量被用来合成复杂的分子。一般来说，组成细胞结构的复杂分子是由小而简单的前体逐步构成的。合成代谢包括三个基本阶段。首先是氨基酸、单糖、异戊二烯和核苷酸等前体的产生，其次是利用ATP产生的能量将它们活化成活性形式，第三是将这些前体组装成复杂的分子，如蛋白质、多糖、脂质和核酸。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. [[Autotroph]]s such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like [[carbon dioxide]] and water.  [[Heterotroph]]s, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. Autotrophs such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like carbon dioxide and water.  Heterotrophs, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体的合成代谢根据其细胞中构建分子的来源而有所不同。植物等自养生物可以在细胞中利用二氧化碳和水等简单分子中构建复杂的有机分子（如多糖和蛋白质）。而异养生物则需要更复杂的物质来源（如单糖和氨基酸）才能产生这些复杂的分子。生物可以根据其能量的最终来源进一步分类: 光自养生物和光异养生物从光中获得能量，而化能自养生物和化能异养生物从无机氧化反应中获得能量。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbon fixation===&lt;br /&gt;
碳固定&lt;br /&gt;
{{further|Photosynthesis|Carbon fixation|Chemosynthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光合作用，碳固定和化学合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Plagiomnium affine laminazellen.jpeg|thumb|Plant cells (bounded by purple walls) filled with chloroplasts (green), which are the site of photosynthesis]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
含叶绿体（绿色）的植物细胞（以紫色壁为边界），叶绿体是光合作用的部位&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and [[carbon dioxide]] (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the [[photosynthetic reaction centre]]s, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into [[glycerate 3-phosphate]], which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme [[RuBisCO]] as part of the [[Calvin cycle|Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Miziorko HM, Lorimer GH | title = Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 52 | issue =  | pages = 507–35 | year = 1983 | pmid = 6351728 | doi = 10.1146/annurev.bi.52.070183.002451 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Three types of photosynthesis occur in plants, [[C3 carbon fixation]], [[C4 carbon fixation]] and [[Crassulacean acid metabolism|CAM photosynthesis]]. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dodd AN, Borland AM, Haslam RP, Griffiths H, Maxwell K | title = Crassulacean acid metabolism: plastic, fantastic | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 53 | issue = 369 | pages = 569–80 | date = April 2002 | pmid = 11886877 | doi = 10.1093/jexbot/53.369.569 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and carbon dioxide (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the photosynthetic reaction centres, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into glycerate 3-phosphate, which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme RuBisCO as part of the Calvin – Benson cycle.[64] Three types of photosynthesis occur in plants, C3 carbon fixation, C4 carbon fixation and CAM photosynthesis. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO2 directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO2 into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
光合作用就是依靠阳光和二氧化碳(CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;)合成碳水化合物。在植物中，蓝细菌和藻类的含氧光合作用使水分解，排出氧气。如前所述，这一过程利用光合反应中心产生的ATP和NADPH将CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;转化为三磷酸甘油酯，然后再转化为葡萄糖。这个固碳反应作为卡尔文-本森Calvin – Benson 循环的一部分是在RuBisCO酶的催化下进行的。植物有三种类型的光合作用:C3固碳、C4固碳和CAM光合作用。它们的不同之处在于二氧化碳进入卡尔文循环的路径不同，C3植物直接固定二氧化碳，而C4和CAM植物首先将二氧化碳吸收到其他化合物中，以适应强烈的阳光和干燥的环境。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic [[prokaryote]]s the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle, a [[Reverse Krebs cycle|reversed citric acid]] cycle,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hügler M, Wirsen CO, Fuchs G, Taylor CD, Sievert SM | title = Evidence for autotrophic CO2 fixation via the reductive tricarboxylic acid cycle by members of the epsilon subdivision of proteobacteria | journal = Journal of Bacteriology | volume = 187 | issue = 9 | pages = 3020–7 | date = May 2005 | pmid = 15838028 | pmc = 1082812 | doi = 10.1128/JB.187.9.3020-3027.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; or the carboxylation of acetyl-CoA.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Strauss G, Fuchs G | title = Enzymes of a novel autotrophic CO2 fixation pathway in the phototrophic bacterium Chloroflexus aurantiacus, the 3-hydroxypropionate cycle | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 215 | issue = 3 | pages = 633–43 | date = August 1993 | pmid = 8354269 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1993.tb18074.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Prokaryotic [[Chemotroph|chemoautotrophs]] also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Shively JM, van Keulen G, Meijer WG | title = Something from almost nothing: carbon dioxide fixation in chemoautotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 52 | issue =  | pages = 191–230 | year = 1998 | pmid = 9891798 | doi = 10.1146/annurev.micro.52.1.191 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic prokaryotes the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin– Benson cycle, a reversed citric acid cycle, or the carboxylation of acetyl-CoA. Prokaryotic chemoautotrophs also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在能够光合作用的原核生物中，碳固定的机制更加多样。对它们而言，二氧化碳可以通过Calvin– Benson循环、反向三羧酸循环或乙酰辅酶A的羧化作用得到固定。原核化能自养生物也通过Calvin– Benson环固定CO &amp;lt; sub &amp;gt; 2 &amp;lt;/sub &amp;gt;，但它们利用无机化合物的能量来驱动反应。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbohydrates and glycans===&lt;br /&gt;
碳水化合物和聚糖&lt;br /&gt;
{{further|Gluconeogenesis|Glyoxylate cycle|Glycogenesis|Glycosylation}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：糖异生，乙醛酸循环，糖异生和糖基化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into [[monosaccharide]]s such as [[glucose]] and then used to assemble [[polysaccharide]]s such as [[starch]]. The generation of [[glucose]] from compounds like [[pyruvate]], [[lactic acid|lactate]], [[glycerol]], [[glycerate 3-phosphate]] and [[amino acid]]s is called [[gluconeogenesis]]. Gluconeogenesis converts pyruvate to [[glucose-6-phosphate]] through a series of intermediates, many of which are shared with [[glycolysis]].&amp;lt;ref name=Bouche/&amp;gt; However, this pathway is not simply [[glycolysis]] run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a [[futile cycle]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Boiteux A, Hess B | title = Design of glycolysis | journal = Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences | volume = 293 | issue = 1063 | pages = 5–22 | date = June 1981 | pmid = 6115423 | doi = 10.1098/rstb.1981.0056 | doi-access = free | bibcode = 1981RSPTB.293....5B }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pilkis SJ, el-Maghrabi MR, Claus TH | title = Fructose-2,6-bisphosphate in control of hepatic gluconeogenesis. From metabolites to molecular genetics | journal = Diabetes Care | volume = 13 | issue = 6 | pages = 582–99 | date = June 1990 | pmid = 2162755 | doi = 10.2337/diacare.13.6.582 | s2cid = 44741368 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into monosaccharides such as glucose and then used to assemble polysaccharides such as starch. The generation of glucose from compounds like pyruvate, lactate, glycerol, glycerate 3-phosphate and amino acids is called gluconeogenesis. Gluconeogenesis converts pyruvate to glucose-6-phosphate through a series of intermediates, many of which are shared with glycolysis.However, this pathway is not simply glycolysis run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a futile cycle.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在碳水化合物合成代谢过程中，简单的有机酸可转化为葡萄糖等单糖，再用于合成淀粉等多糖。由丙酮酸、乳酸、甘油、3-磷酸甘油酸和氨基酸等化合物生成葡萄糖称为葡萄糖异生。糖异生作用通过一系列中间产物将丙酮酸转化为葡萄糖-6-磷酸，其中许多中间产物与糖酵解过程相同。然而，这一途径并不是简单的糖酵解逆向运行，因为有几个步骤是由非糖酵解酶催化的。这很重要，因为它使得葡萄糖的形成和分解可以分别被调节，而且防止了两条途径在无效循环中同时运行。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in [[vertebrate]]s such as humans the [[fatty acid]]s in these stores cannot be converted to glucose through [[gluconeogenesis]] as these organisms cannot convert acetyl-CoA into [[pyruvate]]; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery.&amp;lt;ref name=Ensign&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ensign SA | title = Revisiting the glyoxylate cycle: alternate pathways for microbial acetate assimilation | journal = Molecular Microbiology | volume = 61 | issue = 2 | pages = 274–6 | date = July 2006 | pmid = 16856935 | doi = 10.1111/j.1365-2958.2006.05247.x | s2cid = 39986630 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce [[Ketone body|ketone bodies]] from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Finn PF, Dice JF | title = Proteolytic and lipolytic responses to starvation | journal = Nutrition | volume = 22 | issue = 7–8 | pages = 830–44 | year = 2006 | pmid = 16815497 | doi = 10.1016/j.nut.2006.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the [[glyoxylate cycle]], which bypasses the [[decarboxylation]] step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to [[oxaloacetate]], where it can be used for the production of glucose.&amp;lt;ref name=Ensign/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg HL, Krebs HA | title = Synthesis of cell constituents from C2-units by a modified tricarboxylic acid cycle | journal = Nature | volume = 179 | issue = 4568 | pages = 988–91 | date = May 1957 | pmid = 13430766 | doi = 10.1038/179988a0 | s2cid = 40858130 | bibcode = 1957Natur.179..988K }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Evans|first1=Rhys D.|last2=Heather|first2=Lisa C. | name-list-style = vanc |date=June 2016|title=Metabolic pathways and abnormalities|journal=Surgery (Oxford)|volume=34|issue=6|pages=266–272|doi=10.1016/j.mpsur.2016.03.010|issn=0263-9319|url=https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:84c0a8e7-38e9-4de2-ba19-9f129a07987a}}&amp;lt;/ref&amp;gt; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in vertebrates such as humans the fatty acids in these stores cannot be converted to glucose through gluconeogenesis as these organisms cannot convert acetyl-CoA into pyruvate; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery. As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce ketone bodies from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids. In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the glyoxylate cycle, which bypasses the decarboxylation step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to oxaloacetate, where it can be used for the production of glucose. Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood. &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然脂肪是储存能量的一种常见方式，但在脊椎动物(如人类)体内储存的脂肪酸不能通过葡萄糖异生作用转化为葡萄糖，因为这些生物不能将乙酰辅酶A转化为丙酮酸;植物有必要的酶催化机制，而动物没有。因此，在长期饥饿后，脊椎动物需要从脂肪酸中产生酮体，以取代大脑等不能代谢脂肪酸的组织中的葡萄糖。在其他生物体如植物和细菌中，这个代谢问题是靠乙醛酸循环来解决的。乙醛酸循环绕过三羧酸循环中的脱羧步骤，并将乙酰辅酶a转化为草酰乙酸，在那里它可以用来生产葡萄糖。除了脂肪，葡萄糖也作为一种能量资源储存在大多数组织中，一般会通过它的糖化来维持血液中的葡萄糖水平。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and [[glycan]]s are made by the sequential addition of monosaccharides by [[glycosyltransferase]] from a reactive sugar-phosphate donor such as [[uridine diphosphate glucose]] (UDP-Glc) to an acceptor [[hydroxyl]] group on the growing polysaccharide. As any of the [[hydroxyl]] groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Freeze|first1=Hudson H. | name-list-style = vanc | chapter =Glycosylation Precursors|date=2015|url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK453043/| title = Essentials of Glycobiology|editor-last=Varki|editor-first=Ajit|edition=3rd|place=Cold Spring Harbor (NY)|publisher=Cold Spring Harbor Laboratory Press|pmid=28876856|access-date=2020-07-08|last2=Hart|first2=Gerald W.|last3=Schnaar|first3=Ronald L.|doi=10.1101/glycobiology.3e.005 |doi-broken-date=1 November 2020 |editor2-last=Cummings|editor2-first=Richard D.|editor3-last=Esko|editor3-first=Jeffrey D.|editor4-last=Stanley|editor4-first=Pamela }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called [[oligosaccharyltransferase]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Opdenakker G, Rudd PM, Ponting CP, Dwek RA | title = Concepts and principles of glycobiology | journal = FASEB Journal | volume = 7 | issue = 14 | pages = 1330–7 | date = November 1993 | pmid = 8224606 | doi = 10.1096/fasebj.7.14.8224606 | s2cid = 10388991 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = McConville MJ, Menon AK | title = Recent developments in the cell biology and biochemistry of glycosylphosphatidylinositol lipids (review) | journal = Molecular Membrane Biology | volume = 17 | issue = 1 | pages = 1–16 | year = 2000 | pmid = 10824734 | doi = 10.1080/096876800294443 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and glycans are made by the sequential addition of monosaccharides by glycosyltransferase from a reactive sugar-phosphate donor such as uridine diphosphate glucose (UDP-Glc) to an acceptor hydroxyl group on the growing polysaccharide. As any of the hydroxyl groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures. The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called oligosaccharyltransferases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
多糖和聚糖是在糖基转移酶作用下，将单糖从活性糖-磷酸盐供体（如尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-Glc)）依次加入到生长中的多糖的受体羟基上形成的。由于底物环上的任何羟基都可以作为受体，所以产生的多糖会有直链或支链结构。产生的多糖本身具有结构或代谢功能，还可以通过低聚糖转移酶转移到脂质和蛋白质中。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Fatty acids, isoprenoids and sterol===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸，类异戊二烯和固醇&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Fatty acid synthesis|Steroid metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：脂肪酸合成和类固醇代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Sterol synthesis.svg|thumb|right|upright=1.6|Simplified version of the [[steroid synthesis]] pathway with the intermediates [[isopentenyl pyrophosphate]] (IPP), [[dimethylallyl pyrophosphate]] (DMAPP), [[geranyl pyrophosphate]] (GPP) and [[squalene]] shown. Some intermediates are omitted for clarity.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Simplified version of the [[steroid synthesis pathway with the intermediates isopentenyl pyrophosphate (IPP), dimethylallyl pyrophosphate (DMAPP), geranyl pyrophosphate (GPP) and squalene shown. Some intermediates are omitted for clarity.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
具有中间体异戊烯基焦磷酸酯（IPP），二甲基烯丙基焦磷酸酯（DMAPP），香叶基焦磷酸酯（GPP）和角鲨烯的类固醇合成途径的简化版本。为了清晰起见，省略了一些中间步骤。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by [[fatty acid synthase]]s that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, [[dehydration reaction|dehydrate]] it to an [[alkene]] group and then reduce it again to an [[alkane]] group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Chirala SS, Wakil SJ | title = Structure and function of animal fatty acid synthase | journal = Lipids | volume = 39 | issue = 11 | pages = 1045–53 | date = November 2004 | pmid = 15726818 | doi = 10.1007/s11745-004-1329-9 | s2cid = 4043407 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; while in plant [[plastid]]s and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = White SW, Zheng J, Zhang YM | title = The structural biology of type II fatty acid biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 74 | issue =  | pages = 791–831 | year = 2005 | pmid = 15952903 | doi = 10.1146/annurev.biochem.74.082803.133524 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ohlrogge JB, Jaworski JG | title = Regulation of Fatty Acid Synthesis | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 48 | issue =  | pages = 109–136 | date = June 1997 | pmid = 15012259 | doi = 10.1146/annurev.arplant.48.1.109 | s2cid = 46348092 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by fatty acid synthases that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, dehydrate it to an alkene group and then reduce it again to an alkane group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein, while in plant plastids and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸是由脂肪酸合成酶聚合并还原乙酰辅酶A单元制成的。脂肪酸中的酰基链通过一些反应的循环得以延伸，这些反应包括:添加酰基，将其还原为醇，脱水成烯烃基团，然后再还原为烷烃基团。脂肪酸生物合成的酶可以分为两类：在动物和真菌中，所有脂肪酸合成酶的反应都是由单一的多功能I型蛋白来完成的，而在植物的质体和细菌中，则由单独的II型酶来完成每一步。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Terpene]]s and [[terpenoid|isoprenoids]] are a large class of lipids that include the [[carotenoid]]s and form the largest class of plant [[natural product]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dubey VS, Bhalla R, Luthra R | title = An overview of the non-mevalonate pathway for terpenoid biosynthesis in plants | journal = Journal of Biosciences | volume = 28 | issue = 5 | pages = 637–46 | date = September 2003 | pmid = 14517367 | doi = 10.1007/BF02703339 | url = http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | url-status = dead | s2cid = 27523830 | archive-url = https://web.archive.org/web/20070415213325/http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | df =  | archive-date = 15 April 2007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These compounds are made by the assembly and modification of [[isoprene]] units donated from the reactive precursors [[isopentenyl pyrophosphate]] and [[dimethylallyl pyrophosphate]].&amp;lt;ref name=Kuzuyama&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kuzuyama T, Seto H | title = Diversity of the biosynthesis of the isoprene units | journal = Natural Product Reports | volume = 20 | issue = 2 | pages = 171–83 | date = April 2003 | pmid = 12735695 | doi = 10.1039/b109860h }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the [[mevalonate pathway]] produces these compounds from acetyl-CoA,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Grochowski LL, Xu H, White RH | title = Methanocaldococcus jannaschii uses a modified mevalonate pathway for biosynthesis of isopentenyl diphosphate | journal = Journal of Bacteriology | volume = 188 | issue = 9 | pages = 3192–8 | date = May 2006 | pmid = 16621811 | pmc = 1447442 | doi = 10.1128/JB.188.9.3192-3198.2006 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; while in plants and bacteria the [[non-mevalonate pathway]] uses pyruvate and [[glyceraldehyde 3-phosphate]] as substrates.&amp;lt;ref name=Kuzuyama/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lichtenthaler HK | title = The 1-Deoxy-D-Xylulose-5-Phosphate Pathway of Isoprenoid Biosynthesis in Plants | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 50 | issue =  | pages = 47–65 | date = June 1999 | pmid = 15012203 | doi = 10.1146/annurev.arplant.50.1.47 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; One important reaction that uses these activated isoprene donors is [[steroid biosynthesis|sterol biosynthesis]]. Here, the isoprene units are joined together to make [[squalene]] and then folded up and formed into a set of rings to make [[lanosterol]].&amp;lt;ref name=Schroepfer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schroepfer GJ | title = Sterol biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 50 | issue =  | pages = 585–621 | year = 1981 | pmid = 7023367 | doi = 10.1146/annurev.bi.50.070181.003101 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Lanosterol can then be converted into other sterol such as [[cholesterol]] and [[ergosterol]].&amp;lt;ref name=Schroepfer/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lees ND, Skaggs B, Kirsch DR, Bard M | title = Cloning of the late genes in the ergosterol biosynthetic pathway of Saccharomyces cerevisiae--a review | journal = Lipids | volume = 30 | issue = 3 | pages = 221–6 | date = March 1995 | pmid = 7791529 | doi = 10.1007/BF02537824 | s2cid = 4019443 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Terpenes and isoprenoids are a large class of lipids that include the carotenoids and form the largest class of plant natural products. These compounds are made by the assembly and modification of isoprene units donated from the reactive precursors isopentenyl pyrophosphate and dimethylallyl pyrophosphate. These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the mevalonate pathway produces these compounds from acetyl-CoA, while in plants and bacteria the non-mevalonate pathway uses pyruvate and glyceraldehyde 3-phosphate as substrates. One important reaction that uses these activated isoprene donors is sterol biosynthesis. Here, the isoprene units are joined together to make squalene and then folded up and formed into a set of rings to make lanosterol. Lanosterol can then be converted into other sterol such as cholesterol and ergosterol.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
萜烯和异戊二烯是一大类脂类，包括类胡萝卜素，也是最大的一类植物天然产品。这些化合物是由反应性前体焦磷酸异戊烯酯和焦磷酸二甲基烯丙基酯所提供的异戊二烯单元组装和改性而成。这些前体可以靠不同的途径制造。在动物和古生物中，甲戊二酸途径从乙酰辅酶A产生这些化合物，而在植物和细菌中，非甲戊二酸途径使用丙酮酸和甘油醛3-磷酸作为底物。使用这些活化的异戊二烯供体的一个重要反应是固醇的生物合成。在该反应中，异戊二烯单元连接在一起，制成角鲨烯，然后折叠起来形成一组环，制成羊毛固醇。羊毛固醇随后可转化为其他固醇，如胆固醇和麦角固醇。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Proteins===&lt;br /&gt;
蛋白质类&lt;br /&gt;
{{further|Protein biosynthesis|Amino acid synthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质生物合成和氨基酸合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine [[essential amino acid]]s must be obtained from food.&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt; Some simple [[parasite]]s, such as the bacteria ''[[Mycoplasma pneumoniae]]'', lack all amino acid synthesis and take their amino acids directly from their hosts.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Himmelreich R, Hilbert H, Plagens H, Pirkl E, Li BC, Herrmann R | title = Complete sequence analysis of the genome of the bacterium Mycoplasma pneumoniae | journal = Nucleic Acids Research | volume = 24 | issue = 22 | pages = 4420–49 | date = November 1996 | pmid = 8948633 | pmc = 146264 | doi = 10.1093/nar/24.22.4420 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by [[glutamate]] and [[glutamine]]. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then [[Transaminase|transaminated]] to form an amino acid.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1 = Guyton |first1 = Arthur C. | first2 = John E. | last2 = Hall | name-list-style = vanc |title=Textbook of Medical Physiology |url=https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu |url-access=limited |publisher=Elsevier |year=2006 |location=Philadelphia |pages=[https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu/page/n889 855]–6 |isbn=978-0-7216-0240-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine essential amino acids must be obtained from food. All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by glutamate and glutamine. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then transaminated to form an amino acid.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体合成这20种常见氨基酸的能力各不相同。大多数细菌和植物都能合成这20种氨基酸，但哺乳动物只能合成11种非必需氨基酸，因此必须从食物中获得9种必需氨基酸。所有的氨基酸都是由糖酵解、三羧酸循环或磷酸戊糖途径的中间产物合成的。氮由谷氨酸和谷氨酰胺提供。非关键氨基酸的合成取决于适当的α-酮酸的形成，它可以转氨基形成氨基酸。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of [[peptide bond]]s. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its [[primary structure]]. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a [[transfer RNA]] molecule through an [[ester]] bond. This [[aminoacyl-tRNA]] precursor is produced in an [[Adenosine triphosphate|ATP]]-dependent reaction carried out by an [[aminoacyl tRNA synthetase]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ibba M, Söll D | title = The renaissance of aminoacyl-tRNA synthesis | journal = EMBO Reports | volume = 2 | issue = 5 | pages = 382–7 | date = May 2001 | pmid = 11375928 | pmc = 1083889 | doi = 10.1093/embo-reports/kve095 | url = http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid={A158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0} | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20110501181419/http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid=%7BA158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0%7D | df =  | archive-date = 1 May 2011 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the [[ribosome]], which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a [[messenger RNA]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lengyel P, Söll D | title = Mechanism of protein biosynthesis | journal = Bacteriological Reviews | volume = 33 | issue = 2 | pages = 264–301 | date = June 1969 | pmid = 4896351 | pmc = 378322 | doi = 10.1128/MMBR.33.2.264-301.1969 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of peptide bonds. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its primary structure. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a transfer RNA molecule through an ester bond. This aminoacyl-tRNA precursor is produced in an ATP-dependent reaction carried out by an aminoacyl tRNA synthetase. This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the ribosome, which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a messenger RNA.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸通过肽键链连接成蛋白质。每种不同的蛋白质都有一个独特的氨基酸残基序列：这就是它的主要结构。就像字母表的字母可以组合成无穷无尽的各种单词一样，氨基酸也能以不同的序列连接起来，形成种类繁多的蛋白质。蛋白质是由氨基酸制成的，这些氨基酸通过酯键附着在转运RNA(tRNA)分子上而被激活。氨基酰tRNA前体是在靠氨基酰tRNA合成酶进行的ATP依赖性反应中产生的。然后，这种氨基酰tRNA成为核糖体的底物，核糖体利用信使RNA中的序列信息将氨基酸连接到伸长的蛋白质链上。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Nucleotide synthesis and salvage===&lt;br /&gt;
核苷酸的合成和补救途径&lt;br /&gt;
{{further|Nucleotide salvage|Pyrimidine biosynthesis|Purine#Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：核苷酸补救途径，嘧啶的生物合成和嘌呤§代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and [[formic acid]] in pathways that require large amounts of metabolic energy.&amp;lt;ref name=Rudolph&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rudolph FB | title = The biochemistry and physiology of nucleotides | journal = The Journal of Nutrition | volume = 124 | issue = 1 Suppl | pages = 124S–127S | date = January 1994 | pmid = 8283301 | doi = 10.1093/jn/124.suppl_1.124S }} {{cite journal | vauthors = Zrenner R, Stitt M, Sonnewald U, Boldt R | title = Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants | journal = Annual Review of Plant Biology | volume = 57 | issue =  | pages = 805–36 | year = 2006 | pmid = 16669783 | doi = 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides.&amp;lt;ref name=Rudolph/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Stasolla C, Katahira R, Thorpe TA, Ashihara H | title = Purine and pyrimidine nucleotide metabolism in higher plants | journal = Journal of Plant Physiology | volume = 160 | issue = 11 | pages = 1271–95 | date = November 2003 | pmid = 14658380 | doi = 10.1078/0176-1617-01169 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; [[Purine]]s are synthesized as [[nucleoside]]s (bases attached to [[ribose]]).&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid 22531138&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies O, Mendes P, Smallbone K, Malys N | title = Characterisation of multiple substrate-specific (d)ITP/(d)XTPase and modelling of deaminated purine nucleotide metabolism | journal = BMB Reports | volume = 45 | issue = 4 | pages = 259–64 | date = April 2012 | pmid = 22531138 | doi = 10.5483/BMBRep.2012.45.4.259 | url = http://wrap.warwick.ac.uk/49510/1/WRAP_Malys_%5B45-4%5D1204261917_%28259-264%29BMB_11-169.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Both [[adenine]] and [[guanine]] are made from the precursor nucleoside [[inosine]] monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids [[glycine]], [[glutamine]], and [[aspartic acid]], as well as [[formate]] transferred from the [[coenzyme]] [[folic acid|tetrahydrofolate]]. [[Pyrimidine]]s, on the other hand, are synthesized from the base [[Pyrimidinecarboxylic acid|orotate]], which is formed from glutamine and aspartate.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith JL | title = Enzymes of nucleotide synthesis | journal = Current Opinion in Structural Biology | volume = 5 | issue = 6 | pages = 752–7 | date = December 1995 | pmid = 8749362 | doi = 10.1016/0959-440X(95)80007-7 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and formic acid in pathways that require large amounts of metabolic energy. Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides. Purines are synthesized as nucleosides (bases attached to ribose). Both adenine and guanine are made from the precursor nucleoside inosine monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids glycine, glutamine, and aspartic acid, as well as formate transferred from the coenzyme tetrahydrofolate. Pyrimidines, on the other hand, are synthesized from the base orotate, which is formed from glutamine and aspartate.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸由氨基酸、二氧化碳和甲酸在需要大量代谢能量的途径中生成。因此，大多数生物体都有有效的系统来挽救预先形成的核苷酸。嘌呤以核苷的形式合成(碱基附着在核糖上)。腺嘌呤和鸟嘌呤都是由一磷酸核苷肌苷前体合成的，而前体是由甘氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸的原子合成的，从辅酶四氢叶酸转移来的甲酸酯也是如此。另一方面，嘧啶是由磷酸基合成的，而磷酸基是由谷氨酰胺和天门冬氨酸形成的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Xenobiotics and redox metabolism==【Fernando标记】&lt;br /&gt;
异种生物学和氧化还原代谢&lt;br /&gt;
{{further|Xenobiotic metabolism|Drug metabolism|Alcohol metabolism|Antioxidant}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：异生物质代谢，药物代谢，酒精代谢和抗氧化剂&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called [[xenobiotic]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Testa B, Krämer SD | title = The biochemistry of drug metabolism--an introduction: part 1. Principles and overview | journal = Chemistry &amp;amp; Biodiversity | volume = 3 | issue = 10 | pages = 1053–101 | date = October 2006 | pmid = 17193224 | doi = 10.1002/cbdv.200690111 | s2cid = 28872968 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Xenobiotics such as [[drug|synthetic drugs]], [[poison|natural poisons]] and [[antibiotic]]s are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include [[cytochrome P450|cytochrome P450 oxidases]],&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Danielson PB | title = The cytochrome P450 superfamily: biochemistry, evolution and drug metabolism in humans | journal = Current Drug Metabolism | volume = 3 | issue = 6 | pages = 561–97 | date = December 2002 | pmid = 12369887 | doi = 10.2174/1389200023337054 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; [[Glucuronosyltransferase|UDP-glucuronosyltransferases]],&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = King CD, Rios GR, Green MD, Tephly TR | title = UDP-glucuronosyltransferases | journal = Current Drug Metabolism | volume = 1 | issue = 2 | pages = 143–61 | date = September 2000 | pmid = 11465080 | doi = 10.2174/1389200003339171 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; and [[glutathione S-transferase|glutathione ''S''-transferases]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sheehan D, Meade G, Foley VM, Dowd CA | title = Structure, function and evolution of glutathione transferases: implications for classification of non-mammalian members of an ancient enzyme superfamily | journal = The Biochemical Journal | volume = 360 | issue = Pt 1 | pages = 1–16 | date = November 2001 | pmid = 11695986 | pmc = 1222196 | doi = 10.1042/0264-6021:3600001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In [[ecology]], these reactions are particularly important in microbial [[biodegradation]] of pollutants and the [[bioremediation]] of contaminated land and oil spills.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Galvão TC, Mohn WW, de Lorenzo V | title = Exploring the microbial biodegradation and biotransformation gene pool | journal = Trends in Biotechnology | volume = 23 | issue = 10 | pages = 497–506 | date = October 2005 | pmid = 16125262 | doi = 10.1016/j.tibtech.2005.08.002 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even [[persistent organic pollutant]]s such as [[organochloride]] compounds.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Janssen DB, Dinkla IJ, Poelarends GJ, Terpstra P | title = Bacterial degradation of xenobiotic compounds: evolution and distribution of novel enzyme activities | journal = Environmental Microbiology | volume = 7 | issue = 12 | pages = 1868–82 | date = December 2005 | pmid = 16309386 | doi = 10.1111/j.1462-2920.2005.00966.x | url = https://pure.rug.nl/ws/files/3623678/2005EnvironMicrobiolJanssen.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called xenobiotics. Xenobiotics such as synthetic drugs, natural poisons and antibiotics are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include cytochrome P450 oxidases, UDP-glucuronosyltransferases, and glutathione S-transferases. This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In ecology, these reactions are particularly important in microbial biodegradation of pollutants and the bioremediation of contaminated land and oil spills. Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even persistent organic pollutants such as organochloride compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的生物都不断地接触到它们不能进食的化合物，如果它们在细胞中积累这些化合物就会被伤害，因为它们没有新陈代谢功能。这些具有潜在破坏性的化合物被称为异生物质。合成药物、天然毒物和抗生素等异生物质是通过一系列异生物质代谢酶来解毒的。在人体中，这些酶包括细胞色素 P450氧化酶、UDP-葡萄糖醛酸转移酶和谷胱甘肽 s- 转移酶。这套酶系统的作用分为三个阶段，首先氧化异生物质(第一阶段) ，然后将水溶性基团共轭到分子上(第二阶段)。经过降解的水溶性异生物质随后会从细胞中泵出，对多细胞生物来说，还会在排出之前进一步代谢(第三阶段)。在生态学中，这些反应在微生物对污染物的生物降解以及污染土地和溢油的生物修复中尤为重要。这些微生物反应中有许多是与多细胞生物相同的，但是由于微生物种类的惊人多样性，这些微生物能够处理比多细胞生物更广泛的异生物质，甚至能够降解有机氯化合物等持久性有机污染物。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for [[aerobic organism]]s is [[oxidative stress]].&amp;lt;ref name=Davies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies KJ | title = Oxidative stress: the paradox of aerobic life | journal = Biochemical Society Symposium | volume = 61 | issue =  | pages = 1–31 | year = 1995 | pmid = 8660387 | doi = 10.1042/bss0610001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Here, processes including [[oxidative phosphorylation]] and the formation of [[disulfide bond]]s during [[protein folding]] produce [[reactive oxygen species]] such as [[hydrogen peroxide]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tu BP, Weissman JS | title = Oxidative protein folding in eukaryotes: mechanisms and consequences | journal = The Journal of Cell Biology | volume = 164 | issue = 3 | pages = 341–6 | date = February 2004 | pmid = 14757749 | pmc = 2172237 | doi = 10.1083/jcb.200311055 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These damaging oxidants are removed by [[antioxidant]] metabolites such as [[glutathione]] and enzymes such as [[catalase]]s and [[peroxidase]]s.&amp;lt;ref name=Sies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sies H | title = Oxidative stress: oxidants and antioxidants | journal = Experimental Physiology | volume = 82 | issue = 2 | pages = 291–5 | date = March 1997 | pmid = 9129943 | doi = 10.1113/expphysiol.1997.sp004024 | s2cid = 20240552 | url = http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | access-date = 9 March 2007 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20090325001126/http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | archive-date = 25 March 2009 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Vertuani&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vertuani S, Angusti A, Manfredini S | title = The antioxidants and pro-antioxidants network: an overview | journal = Current Pharmaceutical Design | volume = 10 | issue = 14 | pages = 1677–94 | year = 2004 | pmid = 15134565 | doi = 10.2174/1381612043384655 | s2cid = 43713549 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for aerobic organisms is oxidative stress. Here, processes including oxidative phosphorylation and the formation of disulfide bonds during protein folding produce reactive oxygen species such as hydrogen peroxide. These damaging oxidants are removed by antioxidant metabolites such as glutathione and enzymes such as catalases and peroxidases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于好氧生物来说，一个相关的问题是氧化应激。这个过程包括氧化磷酸化和蛋白质折叠时二硫键的形成，它产生了活性氧类（如过氧化氢）。这些破坏性的氧化剂被抗氧化代谢物（如谷胱甘肽和酶）和酶（如过氧化氢酶和过氧化物酶）去除。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Thermodynamics of living organisms==&lt;br /&gt;
生命有机体的热力学&lt;br /&gt;
{{further|Biological thermodynamics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物热力学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the [[laws of thermodynamics]], which describe the transfer of heat and [[work (thermodynamics)|work]]. The [[second law of thermodynamics]] states that in any [[closed system]], the amount of [[entropy]] (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are [[open system (systems theory)|open systems]] that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in [[Thermodynamic equilibrium|equilibrium]], but instead are [[dissipative system]]s that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = von Stockar U, Liu J | title = Does microbial life always feed on negative entropy? Thermodynamic analysis of microbial growth | journal = Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics | volume = 1412 | issue = 3 | pages = 191–211 | date = August 1999 | pmid = 10482783 | doi = 10.1016/S0005-2728(99)00065-1 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The metabolism of a cell achieves this by coupling the [[spontaneous process]]es of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In [[non-equilibrium thermodynamics|thermodynamic]] terms, metabolism maintains order by creating disorder.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Demirel Y, Sandler SI | title = Thermodynamics and bioenergetics | journal = Biophysical Chemistry | volume = 97 | issue = 2–3 | pages = 87–111 | date = June 2002 | pmid = 12050002 | doi = 10.1016/S0301-4622(02)00069-8 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1006&amp;amp;context=chemengthermalmech }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the laws of thermodynamics, which describe the transfer of heat and work. The second law of thermodynamics states that in any closed system, the amount of entropy (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are open systems that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in equilibrium, but instead are dissipative systems that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments. The metabolism of a cell achieves this by coupling the spontaneous processes of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In thermodynamic terms, metabolism maintains order by creating disorder.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生命有机体一定会遵守热力学定律，该定律描述了热量和功的传递。热力学第二定律指出，在任何封闭系统中，熵的总量（混乱度）不会减少。尽管生物体惊人的复杂性似乎与这一定律相矛盾，但生命是可能的，因为它们是与环境交换物质和能量的开放系统。也就是说，生命系统并不处于平衡状态，而是耗散系统，它通过大量增加环境熵来维持其高度复杂的状态。细胞的新陈代谢通过将分解代谢的自发过程和合成代谢的非自发过程进行耦合来实现这一点。从热力学的角度来看，新陈代谢通过制造混乱来维持秩序。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Regulation and control==&lt;br /&gt;
调控&lt;br /&gt;
{{further|Metabolic pathway|Metabolic control analysis|Hormone|Regulatory enzymes|Cell signaling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：代谢途径，代谢控制分析，激素，调节酶和细胞信号转导&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely [[Control theory|regulated]] to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called [[homeostasis]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Albert R | title = Scale-free networks in cell biology | journal = Journal of Cell Science | volume = 118 | issue = Pt 21 | pages = 4947–57 | date = November 2005 | pmid = 16254242 | doi = 10.1242/jcs.02714 | arxiv = q-bio/0510054 | s2cid = 3001195 | bibcode = 2005q.bio....10054A }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brand MD | title = Regulation analysis of energy metabolism | journal = The Journal of Experimental Biology | volume = 200 | issue = Pt 2 | pages = 193–202 | date = January 1997 | pmid = 9050227 | url = http://jeb.biologists.org/cgi/reprint/200/2/193 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Soyer OS, Salathé M, Bonhoeffer S | title = Signal transduction networks: topology, response and biochemical processes | journal = Journal of Theoretical Biology | volume = 238 | issue = 2 | pages = 416–25 | date = January 2006 | pmid = 16045939 | doi = 10.1016/j.jtbi.2005.05.030 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the ''regulation'' of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the ''control'' exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the [[flux]] through the pathway).&amp;lt;ref name=Salter&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Salter M, Knowles RG, Pogson CI | title = Metabolic control | journal = Essays in Biochemistry | volume = 28 | issue =  | pages = 1–12 | year = 1994 | pmid = 7925313 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; For example, an enzyme may show large changes in activity (''i.e.'' it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Westerhoff HV, Groen AK, Wanders RJ | title = Modern theories of metabolic control and their applications (review) | journal = Bioscience Reports | volume = 4 | issue = 1 | pages = 1–22 | date = January 1984 | pmid = 6365197 | doi = 10.1007/BF01120819 | s2cid = 27791605 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely regulated to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called homeostasis. Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments. Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the regulation of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the control exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the flux through the pathway). For example, an enzyme may show large changes in activity (i.e. it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
由于大多数生物体的环境是不断变化的，因此它们必须对新陈代谢的反应进行精细的调节，以维持细胞内一系列恒定的条件，这种条件称为稳态。代谢调节也使生物体能够对信号作出反应，并与环境积极互动。有两个密切相关的概念对于理解“代谢途径是如何被控制的”十分重要。首先，途径中酶的调节是指其活性如何响应信号从而增加和减少。其次，这种酶所施加的控制是指它的活性变化对通路的总体速率（通过通路的通量）的影响。例如，一种酶可能表现出很大的活性变化(即它是高度受控的)，但如果这些变化对某一代谢途径的通量影响不大，那么这种酶就不参与该途径的控制。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Insulin glucose metabolism ZP.svg|thumb|right|upright=1.35|'''Effect of insulin on glucose uptake and metabolism.''' Insulin binds to its receptor (1), which in turn starts many protein activation cascades (2). These include: translocation of Glut-4 transporter to the [[plasma membrane]] and influx of glucose (3), [[glycogen]] synthesis (4), [[glycolysis]] (5) and [[fatty acid]] synthesis (6).]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Effect of insulin on glucose uptake and metabolism. Insulin binds to its receptor (1), which in turn starts many protein activation cascades (2). These include: translocation of Glut-4 transporter to the [[plasma membrane and influx of glucose (3), glycogen synthesis (4), glycolysis (5) and fatty acid synthesis (6).]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
胰岛素对葡萄糖摄取和代谢的影响。胰岛素与其受体（1）结合，继而启动许多蛋白质激活级联反应（2）。其中包括：Glut-4转运蛋白向质膜的转运和葡萄糖的流入（3），糖原合成（4），糖酵解（5）和脂肪酸合成（6）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the [[flux]] through the pathway to compensate.&amp;lt;ref name=Salter/&amp;gt; This type of regulation often involves [[allosteric regulation]] of the activities of multiple enzymes in the pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fell DA, Thomas S | title = Physiological control of metabolic flux: the requirement for multisite modulation | journal = The Biochemical Journal | volume = 311 ( Pt 1) | issue = Pt 1 | pages = 35–9 | date = October 1995 | pmid = 7575476 | pmc = 1136115 | doi = 10.1042/bj3110035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as [[hormone]]s and [[growth factor]]s and are detected by specific [[receptor (biochemistry)|receptors]] on the cell surface.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hendrickson WA | title = Transduction of biochemical signals across cell membranes | journal = Quarterly Reviews of Biophysics | volume = 38 | issue = 4 | pages = 321–30 | date = November 2005 | pmid = 16600054 | doi = 10.1017/S0033583506004136 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These signals are then transmitted inside the cell by [[second messenger system]]s that often involved the [[phosphorylation]] of proteins.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cohen P | title = The regulation of protein function by multisite phosphorylation--a 25 year update | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 25 | issue = 12 | pages = 596–601 | date = December 2000 | pmid = 11116185 | doi = 10.1016/S0968-0004(00)01712-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the flux through the pathway to compensate. Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as hormones and growth factors and are detected by specific receptors on the cell surface. These signals are then transmitted inside the cell by second messenger systems that often involved the phosphorylation of proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢调节有多个层次。在内在调节中，代谢途径自我调节，以应对底物或产物数量的变化；例如，产物数量的减少可以增加通过该途径的通量以进行补偿。外在控制是指多细胞生物体中的一个细胞根据来自其他细胞的信号改变其代谢。这些信号通常以水溶性信使的形式出现（如激素和生长因子），并被细胞表面的特定受体检测到。然后，这些信号通过第二信使系统在细胞内传递，该系统通常涉及蛋白质的磷酸化。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone [[insulin]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lienhard GE, Slot JW, James DE, Mueckler MM | title = How cells absorb glucose | journal = Scientific American | volume = 266 | issue = 1 | pages = 86–91 | date = January 1992 | pmid = 1734513 | doi = 10.1038/scientificamerican0192-86 | bibcode = 1992SciAm.266a..86L }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Insulin is produced in response to rises in [[blood sugar|blood glucose levels]]. Binding of the hormone to [[insulin receptor]]s on cells then activates a cascade of [[protein kinase]]s that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and [[glycogen]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Roach PJ | title = Glycogen and its metabolism | journal = Current Molecular Medicine | volume = 2 | issue = 2 | pages = 101–20 | date = March 2002 | pmid = 11949930 | doi = 10.2174/1566524024605761 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The metabolism of glycogen is controlled by activity of [[phosphorylase]], the enzyme that breaks down glycogen, and [[glycogen synthase]], the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating [[phosphatase|protein phosphatases]] and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Newgard CB, Brady MJ, O'Doherty RM, Saltiel AR | title = Organizing glucose disposal: emerging roles of the glycogen targeting subunits of protein phosphatase-1 | journal = Diabetes | volume = 49 | issue = 12 | pages = 1967–77 | date = December 2000 | pmid = 11117996 | doi = 10.2337/diabetes.49.12.1967 | url = http://diabetes.diabetesjournals.org/cgi/reprint/49/12/1967.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone insulin. Insulin is produced in response to rises in blood glucose levels. Binding of the hormone to insulin receptors on cells then activates a cascade of protein kinases that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and glycogen. The metabolism of glycogen is controlled by activity of phosphorylase, the enzyme that breaks down glycogen, and glycogen synthase, the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating protein phosphatases and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一个非常好理解的外在控制的例子是激素胰岛素对葡萄糖代谢的调节。胰岛素是在血糖升高时产生的。胰岛素与细胞上的胰岛素受体结合，然后激活一连串的蛋白激酶，使细胞吸收葡萄糖，并将其转化为储存分子（如脂肪酸和糖原）。糖原的新陈代谢受到分解糖原的磷酸化酶和制造糖原的糖原合成酶的活性控制。这些酶的调节方式是相互的，磷酸化作用抑制糖原合成酶，但激活磷酸化酶。胰岛素通过激活蛋白磷酸酶使这些酶的磷酸化程度降低，从而触发糖原合成。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Evolution==&lt;br /&gt;
演化&lt;br /&gt;
{{further|Molecular evolution|Phylogenetics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：分子进化与系统发育&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Tree of life int.svg|thumb|right|upright=1.8|[[Phylogenetic tree|Evolutionary tree]] showing the common ancestry of organisms from all three [[Domain (biology)|domains]] of life. [[Bacteria]] are colored blue, [[eukaryote]]s red, and [[archaea]] green. Relative positions of some of the [[phylum|phyla]] included are shown around the tree.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Evolutionary tree showing the common ancestry of organisms from all three domains of life. Bacteria are colored blue, eukaryotes red, and archaea green. Relative positions of some of the phyla included are shown around the tree.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
演化树显示了来自全部三个生命领域的生物体的共同祖先。细菌呈蓝色，真核生物呈红色，古菌呈绿色。树木周围显示了一些门的相对位置。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all [[Three-domain system|three domains]] of living things and were present in the [[last universal common ancestor]].&amp;lt;ref name=SmithE/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Romano AH, Conway T | title = Evolution of carbohydrate metabolic pathways | journal = Research in Microbiology | volume = 147 | issue = 6–7 | pages = 448–55 | year = 1996 | pmid = 9084754 | doi = 10.1016/0923-2508(96)83998-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This universal ancestral cell was [[prokaryote|prokaryotic]] and probably a [[methanogen]] that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |author=Koch A |title=How did bacteria come to be? |journal=Adv Microb Physiol |volume=40 |pages=353–99 |year=1998 |pmid=9889982 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60135-6 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027740-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ouzounis C, Kyrpides N | title = The emergence of major cellular processes in evolution | journal = FEBS Letters | volume = 390 | issue = 2 | pages = 119–23 | date = July 1996 | pmid = 8706840 | doi = 10.1016/0014-5793(96)00631-X | s2cid = 39128865 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The retention of these ancient pathways during later [[evolution]] may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps.&amp;lt;ref name=Ebenhoh/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante/&amp;gt; The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of [[purine]] nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient [[RNA world hypothesis|RNA world]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Caetano-Anollés G, Kim HS, Mittenthal JE | title = The origin of modern metabolic networks inferred from phylogenomic analysis of protein architecture | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 22 | pages = 9358–63 | date = May 2007 | pmid = 17517598 | pmc = 1890499 | doi = 10.1073/pnas.0701214104 | bibcode = 2007PNAS..104.9358C }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all three domains of living things and were present in the last universal common ancestor.This universal ancestral cell was prokaryotic and probably a methanogen that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism.The retention of these ancient pathways during later evolution may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps.The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of purine nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient RNA world.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
上述代谢的主要途径，如糖酵解和柠檬酸循环，存在于生物的全部三个领域中，并存在于最后的普遍共同祖先中。这种普遍的祖先细胞是原核生物，也许是一种具有广泛的氨基酸、核苷酸、碳水化合物和脂质代谢的产烷菌。在后来的进化过程中，这些古老的途径之所以得以保留，可能是因为这些反应为它们特定的代谢问题提供了最佳解决方案，这些途径（如糖酵解和三羧酸循环）以最少的步骤高效地产生它们的最终产物。最初的基于酶的代谢途径可能是嘌呤核苷酸代谢的一部分，而之前的代谢途径是远古RNA界的一部分。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schmidt S, Sunyaev S, Bork P, Dandekar T | title = Metabolites: a helping hand for pathway evolution? | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 28 | issue = 6 | pages = 336–41 | date = June 2003 | pmid = 12826406 | doi = 10.1016/S0968-0004(03)00114-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Light S, Kraulis P | title = Network analysis of metabolic enzyme evolution in Escherichia coli | journal = BMC Bioinformatics | volume = 5 | pages = 15 | date = February 2004 | pmid = 15113413 | pmc = 394313 | doi = 10.1186/1471-2105-5-15 }} {{cite journal | vauthors = Alves R, Chaleil RA, Sternberg MJ | title = Evolution of enzymes in metabolism: a network perspective | journal = Journal of Molecular Biology | volume = 320 | issue = 4 | pages = 751–70 | date = July 2002 | pmid = 12095253 | doi = 10.1016/S0022-2836(02)00546-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the [[MANET database]])&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kim HS, Mittenthal JE, Caetano-Anollés G | title = MANET: tracing evolution of protein architecture in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 351 | date = July 2006 | pmid = 16854231 | pmc = 1559654 | doi = 10.1186/1471-2105-7-351 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Teichmann SA, Rison SC, Thornton JM, Riley M, Gough J, Chothia C | title = Small-molecule metabolism: an enzyme mosaic | journal = Trends in Biotechnology | volume = 19 | issue = 12 | pages = 482–6 | date = December 2001 | pmid = 11711174 | doi = 10.1016/S0167-7799(01)01813-3 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Spirin V, Gelfand MS, Mironov AA, Mirny LA | title = A metabolic network in the evolutionary context: multiscale structure and modularity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 103 | issue = 23 | pages = 8774–9 | date = June 2006 | pmid = 16731630 | pmc = 1482654 | doi = 10.1073/pnas.0510258103 | bibcode = 2006PNAS..103.8774S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway. The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway. An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the MANET database) These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic. A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人们提出了许多模型来描述新代谢途径的演变机制。其中包括将新的酶顺序添加到一个短的祖传途径，整个途径的复制和分化，吸纳原有的酶或者把这些机制组装成新的反应途径。这些机制的相对重要性尚不清楚，但基因组研究表明，一条途径中的酶很可能有共同的祖先，这意味着许多途径是逐步进化而来的，途径中预先存在的步骤创造出了新的功能。另一种模型来自于追踪代谢网络中蛋白质结构演化的研究，它指出酶被普遍利用，生物体借用酶在不同的代谢途径中执行相似的功能(在 MANET 数据库中显而易见)。这些征用过程导致了进化酶的嵌合。第三种可能性是，新陈代谢的某些部分可能作为“模块”存在，可以在不同的途径中重复使用，并对不同的分子执行类似的功能。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some [[parasite]]s metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the [[host (biology)|host]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lawrence JG | title = Common themes in the genome strategies of pathogens | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 584–8 | date = December 2005 | pmid = 16188434 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.007 }} {{cite journal | vauthors = Wernegreen JJ | title = For better or worse: genomic consequences of intracellular mutualism and parasitism | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 572–83 | date = December 2005 | pmid = 16230003 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.013 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Similar reduced metabolic capabilities are seen in [[endosymbiont|endosymbiotic]] organisms.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pál C, Papp B, Lercher MJ, Csermely P, Oliver SG, Hurst LD | title = Chance and necessity in the evolution of minimal metabolic networks | journal = Nature | volume = 440 | issue = 7084 | pages = 667–70 | date = March 2006 | pmid = 16572170 | doi = 10.1038/nature04568 | s2cid = 4424895 | bibcode = 2006Natur.440..667P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some parasites metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the host. Similar reduced metabolic capabilities are seen in endosymbiotic organisms.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
除了新的代谢途径的进化，演化也会导致代谢功能的丧失。例如，在某些寄生物中，一些并非生存必需的代谢过程丢失了，而预先形成的氨基酸、核苷酸和碳水化合物可能会从寄主那里被清除。在内共生生物体中也可以看到类似的代谢能力下降。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Investigation and manipulation==&lt;br /&gt;
调查和操纵&lt;br /&gt;
{{further|Protein methods|Proteomics|Metabolomics|Metabolic network modelling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质方法，蛋白质组学，代谢组学和代谢网络建模&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:A thaliana metabolic network.png|thumb|upright=1.35|right|[[Metabolic network]] of the ''[[Arabidopsis thaliana]]'' [[citric acid cycle]]. [[Enzyme]]s and [[metabolite]]s are shown as red squares and the interactions between them as black lines.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Metabolic network of the Arabidopsis thaliana citric acid cycle. Enzymes and metabolites are shown as red squares and the interactions between them as black lines.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[拟南芥三羧酸循环的代谢网络。酶和代谢物显示为红色方块，它们之间的相互作用显示为黑线。]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a [[reductionism|reductionist]] approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of [[radioactive tracer]]s at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rennie MJ | title = An introduction to the use of tracers in nutrition and metabolism | journal = The Proceedings of the Nutrition Society | volume = 58 | issue = 4 | pages = 935–44 | date = November 1999 | pmid = 10817161 | doi = 10.1017/S002966519900124X | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be [[protein purification|purified]] and their [[enzyme kinetics|kinetics]] and responses to [[enzyme inhibitor|inhibitors]] investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the [[metabolome]]. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways, but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Phair RD | title = Development of kinetic models in the nonlinear world of molecular cell biology | journal = Metabolism | volume = 46 | issue = 12 | pages = 1489–95 | date = December 1997 | pmid = 9439549 | doi = 10.1016/S0026-0495(97)90154-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a reductionist approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of radioactive tracers at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products. The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be purified and their kinetics and responses to inhibitors investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the metabolome. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways,  but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
传统上，新陈代谢的研究采用还原法，侧重于单一的新陈代谢途径。特别有价值的是在整个有机体、组织和细胞水平上使用放射性示踪剂，通过追踪携带放射性标记的中间物和产品来获知从前体到最终产品的路径。然后可以纯化催化这些化学反应的酶，并研究其动力学和对抑制剂的反应。一个并行的方法是识别细胞或组织中的小分子；这些分子的完整集合被称为代谢组。总的来说，这些研究可以很好地了解简单代谢途径的结构和功能，但当应用于更复杂的系统（如一个完整细胞的代谢时），这些研究是不够的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the [[metabolic network]]s in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sterck L, Rombauts S, Vandepoele K, Rouzé P, Van de Peer Y | title = How many genes are there in plants (... and why are they there)? | journal = Current Opinion in Plant Biology | volume = 10 | issue = 2 | pages = 199–203 | date = April 2007 | pmid = 17289424 | doi = 10.1016/j.pbi.2007.01.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more [[Holism|holistic]] mathematical models that may explain and predict their behavior.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Borodina I, Nielsen J | title = From genomes to in silico cells via metabolic networks | journal = Current Opinion in Biotechnology | volume = 16 | issue = 3 | pages = 350–5 | date = June 2005 | pmid = 15961036 | doi = 10.1016/j.copbio.2005.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on [[gene expression]] from [[proteomics|proteomic]] and [[DNA microarray]] studies.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gianchandani EP, Brautigan DL, Papin JA | title = Systems analyses characterize integrated functions of biochemical networks | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 31 | issue = 5 | pages = 284–91 | date = May 2006 | pmid = 16616498 | doi = 10.1016/j.tibs.2006.03.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Duarte NC, Becker SA, Jamshidi N, Thiele I, Mo ML, Vo TD, Srivas R, Palsson BØ | display-authors = 6 | title = Global reconstruction of the human metabolic network based on genomic and bibliomic data | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 6 | pages = 1777–82 | date = February 2007 | pmid = 17267599 | pmc = 1794290 | doi = 10.1073/pnas.0610772104 | bibcode = 2007PNAS..104.1777D }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These models are now used in [[Network theory|network analysis]], to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Goh KI, Cusick ME, Valle D, Childs B, Vidal M, Barabási AL | title = The human disease network | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 21 | pages = 8685–90 | date = May 2007 | pmid = 17502601 | pmc = 1885563 | doi = 10.1073/pnas.0701361104 | bibcode = 2007PNAS..104.8685G }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lee DS, Park J, Kay KA, Christakis NA, Oltvai ZN, Barabási AL | title = The implications of human metabolic network topology for disease comorbidity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 105 | issue = 29 | pages = 9880–5 | date = July 2008 | pmid = 18599447 | pmc = 2481357 | doi = 10.1073/pnas.0802208105 | url = http://www.pnas.org/lookup/pmid?view=long&amp;amp;pmid=18599447 | bibcode = 2008PNAS..105.9880L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the metabolic networks in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes. However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more holistic mathematical models that may explain and predict their behavior. These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on gene expression from proteomic and DNA microarray studies. Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research. These models are now used in network analysis, to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细胞中包含数千种不同酶的代谢网络，这种复杂性概念可以在右图中看到，右图显示了43种蛋白质和40种代谢物之间的相互作用: 基因组序列提供了包含26.500个基因的列表。然而，现在能够利用这些基因组数据来重建完整的生化反应网络，并产生更全面的数学模型来解释和预测它们的行为。这些模型在用于整合通过经典方法获得的途径和代谢物数据以及蛋白质组学和DNA微阵列研究的基因表达数据时特别强大。利用这些技术，现在已经产生了一个人类代谢的模型，这将指导未来的药物发现和生化研究。这些模型现在被用于网络分析，将人类疾病划分为具有共同蛋白质或代谢物的群体。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of [[Bow tie (biology)|bow-tie]]&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid15331224&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Csete M, Doyle J | title = Bow ties, metabolism and disease | journal = Trends in Biotechnology | volume = 22 | issue = 9 | pages = 446–50 | date = September 2004 | pmid = 15331224 | pmc =  | doi = 10.1016/j.tibtech.2004.07.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID12874056&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ma HW, Zeng AP | title = The connectivity structure, giant strong component and centrality of metabolic networks | journal = Bioinformatics | volume = 19 | issue = 11 | pages = 1423–30 | date = July 2003 | pmid = 12874056 | doi = 10.1093/bioinformatics/btg177 | citeseerx = 10.1.1.605.8964 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID16916470&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Zhao J, Yu H, Luo JH, Cao ZW, Li YX | title = Hierarchical modularity of nested bow-ties in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 386 | date = August 2006 | pmid = 16916470 | pmc = 1560398 | doi = 10.1186/1471-2105-7-386 | arxiv = q-bio/0605003 | bibcode = 2006q.bio.....5003Z }}&amp;lt;/ref&amp;gt; organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of bow-tie organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细菌代谢网络是蝴蝶结结构的一个突出例子，这种架构能够输入多种营养物质，并利用相对较少的中间通货生产出大量产品和复杂的大分子。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is [[metabolic engineering]]. Here, organisms such as [[yeast]], plants or [[bacteria]] are genetically modified to make them more useful in [[biotechnology]] and aid the production of [[drug]]s such as [[antibiotic]]s or industrial chemicals such as [[1,3-Propanediol|1,3-propanediol]] and [[shikimic acid]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Thykaer J, Nielsen J | title = Metabolic engineering of beta-lactam production | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 1 | pages = 56–69 | date = January 2003 | pmid = 12749845 | doi = 10.1016/S1096-7176(03)00003-X }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = González-Pajuelo M, Meynial-Salles I, Mendes F, Andrade JC, Vasconcelos I, Soucaille P | title = Metabolic engineering of Clostridium acetobutylicum for the industrial production of 1,3-propanediol from glycerol | journal = Metabolic Engineering | volume = 7 | issue = 5–6 | pages = 329–36 | year = 2005 | pmid = 16095939 | doi = 10.1016/j.ymben.2005.06.001 | hdl-access = free | hdl = 10400.14/3388 }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krämer M, Bongaerts J, Bovenberg R, Kremer S, Müller U, Orf S, Wubbolts M, Raeven L | display-authors = 6 | title = Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 4 | pages = 277–83 | date = October 2003 | pmid = 14642355 | doi = 10.1016/j.ymben.2003.09.001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Koffas M, Roberge C, Lee K, Stephanopoulos G | title = Metabolic engineering | journal = Annual Review of Biomedical Engineering | volume = 1 | issue =  | pages = 535–57 | year = 1999 | pmid = 11701499 | doi = 10.1146/annurev.bioeng.1.1.535 | s2cid = 11814282 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is metabolic engineering. Here, organisms such as yeast, plants or bacteria are genetically modified to make them more useful in biotechnology and aid the production of drugs such as antibiotics or industrial chemicals such as 1,3-propanediol and shikimic acid. These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这些信息的一个主要技术应用是代谢工程学。在应用中，酵母、植物或细菌等生物体都可经过基因改造，使它们在生物技术方面更有用处，同时有助于生产抗生素等药物或工业化学品（如1,3- 丙二醇和莽草酸）。这些基因改造通常旨在减少生产产品所使用的能源，提高产量和减少废物的产生。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==History==&lt;br /&gt;
历史&lt;br /&gt;
{{further|History of biochemistry|History of molecular biology}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物化学的历史和分子生物学的历史&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term ''metabolism'' is derived from [[French language|French]] &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or [[Ancient Greek]] μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web|title=metabolism {{!}} Origin and meaning of metabolism by Online Etymology Dictionary|url=https://www.etymonline.com/word/metabolism|access-date=2020-07-23|website=www.etymonline.com|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term metabolism is derived from French &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or Ancient Greek μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢这一术语源于法语“ métabolisme”或古希腊语 μταβoλλ -“Metabole”意为某种改变，它源自意为“去改变”的“ Metaballein”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Aristotle's metabolism.png|thumb|right|upright=1.4|[[Aristotle's biology|Aristotle's metabolism]] as an open flow model]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle's metabolism as an open flow model]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
亚里士多德Aristotle的新陈代谢是一个开放性的流动模型。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Greek philosophy===&lt;br /&gt;
希腊哲学&lt;br /&gt;
[[Aristotle]]'s ''[[The Parts of Animals]]'' sets out enough details of [[Aristotle's biology|his views on metabolism]] for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the [[classical element]] of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author=Leroi, Armand Marie|url=https://archive.org/stream/lagoonhowaristot0000lero?ref=ol#page/402/mode/2up|title=The Lagoon: How Aristotle Invented Science|date=2014|publisher=Bloomsbury|isbn=978-1-4088-3622-4|location=|pages=400–401|authorlink=Armand Marie Leroi}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle's The Parts of Animals sets out enough details of his views on metabolism for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the classical element of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle的《动物的各部分》详细阐述了他关于新陈代谢的观点，以便建立一个开放性的流动模型。他认为，在这个过程的每个阶段，来自食物的物质都会发生转化，释放出的热量成为火的典型元素，残余物质以尿液、胆汁或粪便的形式排出体外。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Islamic medicine===&lt;br /&gt;
伊斯兰医学&lt;br /&gt;
[[Ibn al-Nafis]] described metabolism in his 1260 AD work titled [[Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah]] (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite conference | vauthors = Al-Roubi AS | date = 1982 | title = Ibn Al-Nafis as a philosopher | conference = Symposium on Ibn al-Nafis, Second International Conference on Islamic Medicine | publisher = Islamic Medical Organization | location = Kuwait }} (cf. Ibn al-Nafis As a Philosopher, Encyclopedia of Islamic World [1])&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ibn al-Nafis described metabolism in his 1260 AD work titled Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
伊本·纳菲斯 Ibn al-Nafis 在其公元1260年的著作《 Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah 》(《卡米尔关于先知传记的论述》)中描述了新陈代谢，其中包括以下短语: ”身体及其部分处于持续的溶解和营养状态，因此它们不可避免地要经历永久性的变化。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Application of the scientific method===&lt;br /&gt;
科学方法的应用&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled [[experiment]]s in human metabolism were published by [[Santorio Santorio]] in 1614 in his book ''Ars de statica medicina''.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Eknoyan G | title = Santorio Sanctorius (1561-1636) - founding father of metabolic balance studies | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 226–33 | year = 1999 | pmid = 10213823 | doi = 10.1159/000013455 | s2cid = 32900603 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; He described how he weighed himself before and after eating, [[sleeping|sleep]], working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;[[insensible perspiration]]&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled experiments in human metabolism were published by Santorio Santorio in 1614 in his book Ars de statica medicina. He described how he weighed himself before and after eating, sleep, working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;insensible perspiration&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的科学研究历史跨越了几个世纪，从早期研究中对动物整体的研究，到现代生物化学中对单个代谢反应的研究。 人类新陈代谢的第一个对照实验是由圣托里奥·桑托里奥 Santorio Santorio于1614年在他的著作《静态医学》中发表的。他描述了自己在进食、睡觉、工作、性交、禁食、饮水和排泄前后的体重。他发现他摄入的大部分食物都是通过他所谓的“无知觉的汗液”流失的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:SantoriosMeal.jpg|thumb|right|upright=0.7|[[Santorio Santorio]] in his steelyard balance, from ''Ars de statica medicina'', first published 1614]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Santorio Santorio in his steelyard balance, from Ars de statica medicina, first published 1614]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[ Santorio Santorio 在他的杆秤上，来自静态医学，1614年首次发表&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a [[vitalism|vital force]] was thought to animate living tissue.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|url=https://archive.org/details/historyofscience04willuoft/page/n7/mode/2up|title=Modern Development of the Chemical and Biological Sciences|vauthors=Williams HA|date=1904|publisher=Harper and Brothers|isbn=|series=A History of Science: in Five Volumes|volume=IV|location=New York|pages=184–185|access-date=26 March 2007}}&amp;lt;/ref&amp;gt; In the 19th century, when studying the [[fermentation (food)|fermentation]] of sugar to [[ethanol|alcohol]] by [[yeast]], [[Louis Pasteur]] concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Manchester KL | title = Louis Pasteur (1822-1895)--chance and the prepared mind | journal = Trends in Biotechnology | volume = 13 | issue = 12 | pages = 511–5 | date = December 1995 | pmid = 8595136 | doi = 10.1016/S0167-7799(00)89014-9 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This discovery, along with the publication by [[Friedrich Woehler|Friedrich Wöhler]] in 1828 of a paper on the chemical synthesis of [[urea]],&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kinne-Saffran E, Kinne RK | title = Vitalism and synthesis of urea. From Friedrich Wöhler to Hans A. Krebs | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 290–4 | year = 1999 | pmid = 10213830 | doi = 10.1159/000013463 | s2cid = 71727190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a vital force was thought to animate living tissue. In the 19th century, when studying the fermentation of sugar to alcohol by yeast, Louis Pasteur concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot; This discovery, along with the publication by Friedrich Wöhler in 1828 of a paper on the chemical synthesis of urea, and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在早期的研究中，这些新陈代谢过程的机制还没有确定，人们认为一种生命力量是生命组织的活力。19世纪，路易-巴斯德Louis Pasteur 在研究酵母菌将糖发酵成酒精时，得出结论：发酵是由酵母细胞内的物质催化的，他称之为 &amp;quot;发酵物&amp;quot;。他写道：&amp;quot;酒精发酵是与酵母细胞的生命和组织有关的行为，而与细胞的死亡或腐烂无关&amp;quot;。这一发现连同1828年弗里德里希-沃勒Friedrich Wöhler 发表的一篇关于尿素化学合成的论文，因为是第一个完全由无机前体制备的有机化合物而引人注目。这证明了在细胞中发现的有机化合物和化学反应与化学的任何其他部分在原理上没有什么不同。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of [[enzyme]]s at the beginning of the 20th century by [[Eduard Buchner]] that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of [[biochemistry]].&amp;lt;ref&amp;gt;Eduard Buchner's 1907 [http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1907/buchner-lecture.html Nobel lecture] at http://nobelprize.org Accessed 20 March 2007&amp;lt;/ref&amp;gt; The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was [[Hans Adolf Krebs|Hans Krebs]] who made huge contributions to the study of metabolism.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg H | title = Krebs and his trinity of cycles | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 1 | issue = 3 | pages = 225–8 | date = December 2000 | pmid = 11252898 | doi = 10.1038/35043073 | s2cid = 28092593 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; He discovered the urea cycle and later, working with [[Hans Kornberg]], the citric acid cycle and the glyoxylate cycle.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |vauthors=Krebs HA, Henseleit K |title=Untersuchungen über die Harnstoffbildung im tierkorper |journal=Z. Physiol. Chem. |volume=210 |issue=1–2 |pages=33–66 |year=1932 |doi=10.1515/bchm2.1932.210.1-2.33}}&amp;lt;br/&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krebs HA, Johnson WA | title = Metabolism of ketonic acids in animal tissues | journal = The Biochemical Journal | volume = 31 | issue = 4 | pages = 645–60 | date = April 1937 | pmid = 16746382 | pmc = 1266984 | doi = 10.1042/bj0310645 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg/&amp;gt; Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as [[chromatography]], [[X-ray diffraction]], [[NMR spectroscopy]], [[radioisotopic labelling]], [[electron microscope|electron microscopy]] and [[molecular dynamics]] simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of enzymes at the beginning of the 20th century by Eduard Buchner that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of biochemistry. The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was Hans Krebs who made huge contributions to the study of metabolism. He discovered the urea cycle and later, working with Hans Kornberg, the citric acid cycle and the glyoxylate cycle. Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as chromatography, X-ray diffraction, NMR spectroscopy, radioisotopic labelling, electron microscopy and molecular dynamics simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
爱德华·布赫纳（Eduard Buchner）在20世纪初发现了酶，从而将新陈代谢的化学反应研究与细胞的生物学研究分离开来，这标志着生物化学的开始。整个20世纪早期，生物化学知识的总量迅速增长。汉斯·克雷布斯（Hans Krebs）是这些现代生物化学家中最多产的一位，他对新陈代谢的研究做出了巨大的贡献。他发现了尿素循环，后来又与 汉斯·科恩伯格（Hans Kornberg）合作，发现了三羧酸循环和乙醛酸循环。色谱、x射线衍射、核磁共振光谱、放射性同位素标记、电子显微镜和分子动力学模拟等新技术的发展极大地助力了现代生化研究。这些技术已经能够发现和详细分析细胞中的许多分子和代谢途径。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== See also ==&lt;br /&gt;
另请参见&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Portal|Metabolism}}新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Anthropogenic metabolism}}人类新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Antimetabolite}}抗代谢物&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Basal metabolic rate}}基础代谢率&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Calorimetry}}量热学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Isothermal microcalorimetry}}等温微量热法&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Inborn errors of metabolism}}先天性代谢缺陷&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Iron–sulfur world hypothesis}}, Hypothetical scenario for the origin of life, ，a &amp;quot;metabolism first&amp;quot; theory of the [[origin of life]] 铁硫世界假说，生命起源的假想情景，一个&amp;quot;新陈代谢第一 &amp;quot;的生命起源理论&lt;br /&gt;
* {{anli|Metabolic disorder}}代谢紊乱&lt;br /&gt;
* [[Microphysiometry]]微观生理学&lt;br /&gt;
* {{anli|Primary nutritional groups}}主要营养组织&lt;br /&gt;
* {{annotated link|Respirometry}}呼吸测量法&lt;br /&gt;
* {{anli|Stream metabolism}}流代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Sulfur metabolism}}硫代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Specific dynamic action|Thermic effect of food}}食物的热效应&lt;br /&gt;
* {{anli|Urban metabolism}}城市代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Fluid balance|Water metabolism}}水代谢平衡&lt;br /&gt;
* {{anli|Overflow metabolism}}溢出代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Reactome}} Reactome  –生物途径数据库&lt;br /&gt;
* {{anli|KEGG}} 京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== References ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Reflist|30em}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Further reading ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Library resources box&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |onlinebooks=yes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |by=no&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |lcheading=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |label=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Introductory'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Rose S, Mileusnic R | title = The Chemistry of Life. | publisher = Penguin Press Science | date = 1999 | isbn =  0-14-027273-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Schneider EC, Sagan D | title = Into the Cool: Energy Flow, Thermodynamics, and Life. | publisher = University of Chicago Press | date = 2005 | isbn = 0-226-73936-8}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Lane N | title = Oxygen: The Molecule that Made the World. | publisher = Oxford University Press | location= USA | date = 2004 | isbn = 0-19-860783-0 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
General information&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一般资料&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Advanced'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Price N, Stevens L | title = Fundamentals of Enzymology: Cell and Molecular Biology of Catalytic Proteins. | publisher = Oxford University Press | date = 1999 | isbn = 0-19-850229-X }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Berg J, Tymoczko J, Stryer L | title = Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and Company | date = 2002 | isbn = 0-7167-4955-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Cox M, Nelson DL | title = Lehninger Principles of Biochemistry. | publisher = Palgrave Macmillan | date = 2004 | isbn = 0-7167-4339-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Human metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人体新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | author-link1 = Thomas D. Brock | vauthors = Brock TD, Madigan MR, Martinko J, Parker J | title = Brock's Biology of Microorganisms. | publisher = Benjamin Cummings | date = 2002 | isbn = 0-13-066271-2 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Da Silva JJ, Williams RJ | title = The Biological Chemistry of the Elements: The Inorganic Chemistry of Life. | publisher = Clarendon Press | date = 1991 | isbn = 0-19-855598-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Nicholls DG, Ferguson SJ | title = Bioenergetics | publisher = Academic Press Inc. | date = 2002 | isbn = 0-12-518121-3 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Databases&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
数据库&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== External links ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wikiversity|Topic:Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{wikibooks}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic pathways&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
代谢途径&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wiktionary}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Commons category}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''General information'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{Britannica|377325|Metabolism (biology)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [https://web.archive.org/web/20050308172226/http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/MB1index.html The Biochemistry of Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sparknotes.com/testprep/books/sat2/biology/ Sparknotes SAT biochemistry] Overview of biochemistry. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Navboxes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{导航框&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sciencegateway.org/resources/biologytext/index.html MIT Biology Hypertextbook] Undergraduate-level guide to molecular biology.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|title = Articles related to Metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title = 与新陈代谢有关的文章&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2012年10月11日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Human metabolism'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://library.med.utah.edu/NetBiochem/titles.htm Topics in Medical Biochemistry] Guide to human metabolic pathways. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://themedicalbiochemistrypage.org/ THE Medical Biochemistry Page] Comprehensive resource on human metabolism.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Databases'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.expasy.org/cgi-bin/show_thumbnails.pl Flow Chart of Metabolic Pathways] at [[ExPASy]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.iubmb-nicholson.org/pdf/MetabolicPathways_6_17_04_.pdf IUBMB-Nicholson Metabolic Pathways Chart]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://bioinformatics.charite.de/supercyp/ SuperCYP: Database for Drug-Cytochrome-Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolic pathways'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map01100.html Metabolism reference Pathway]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/*/helios.bto.ed.ac.uk/bto/microbes/nitrogen.htm |date=* |title=The Nitrogen cycle and Nitrogen fixation }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{featured article}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Navboxes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|title = Articles related to Metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{MetabolismMap}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycolysis enzymes}} &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Fructose and galactose metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycosaminoglycan metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycoprotein metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{Glycolipid/sphingolipid metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Category:Underwater diving physiology&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 水下潜水生理学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;noinclude&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
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		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25098</id>
		<title>新陈代谢</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=25098"/>
		<updated>2021-07-31T19:42:42Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条由Solitude初步翻译。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{short description|The set of life-sustaining chemical transformations within the cells of organisms }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{redirect|Cell metabolism|the journal|Cell Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{about||the architectural movement|Metabolism (architecture)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{pp-move|small=yes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Use dmy dates|date=August 2018}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Biochemistry sidebar}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Metabolism.png|thumb|Simplified view of the cellular metabolism]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Simplified view of the cellular metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细胞新陈代谢的简化图&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATP-3D-vdW.png|thumb|right|Structure of [[adenosine triphosphate]] (ATP), a central intermediate in energy metabolism]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Structure of [[adenosine triphosphate (ATP), a central intermediate in energy metabolism]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;三磷酸腺苷 adenosine triphosphate&amp;lt;/font&amp;gt;’’’的结构（ATP），能量代谢中的中枢中间体。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolism''' ({{IPAc-en|m|ə|ˈ|t|æ|b|ə|l|ɪ|z|ə|m}}, from {{lang-el|μεταβολή}} ''metabolē'', &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of [[life]]-sustaining [[chemical reactions]] in [[organisms]]. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to [[energy]] to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for [[protein]]s, [[lipid]]s, [[nucleic acid]]s, and some [[carbohydrate]]s; and the elimination of [[Metabolic waste|metabolic wastes]]. These [[enzyme]]-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including [[digestion]] and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism (/məˈtæbəlɪzəm/, from Greek: μεταβολή metabolē, &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of life-sustaining chemical reactions in organisms. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to energy to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for proteins, lipids, nucleic acids, and some carbohydrates; and the elimination of metabolic wastes. These enzyme-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including digestion and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢（/məˈtæbəlɪzəm/，来自希腊语：μεταβολή metabolē，&amp;quot;变化&amp;quot;）是生物体内维持生命的’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;化学反应 chemical reaction&amp;lt;/font&amp;gt;’’’。新陈代谢的三个主要目的是：将食物转化为能量以运行细胞过程；将食物/燃料转化为’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 蛋白质proteins&amp;lt;/font&amp;gt;’’’、’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 脂类lipids&amp;lt;/font&amp;gt;’’’、’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 核酸 nucleic acids&amp;lt;/font&amp;gt;’’’和一些’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;碳水化合物carbohydrates &amp;lt;/font&amp;gt;’’’的构件；以及消除’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 代谢废物 metabolic wastes&amp;lt;/font&amp;gt;’’’。这些酶催化的反应使生物体得以生长和繁殖，维持其结构，并对其环境作出反应。（新陈代谢这个词也可以指生物体内发生的所有化学反应的总和，包括消化和物质在细胞内以及不同细胞之间的运输，在这种情况下，上述细胞内的一系列反应称为中间代谢或中级代谢）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as ''[[catabolic]]'' – the ''breaking down'' of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by [[cellular respiration]]); or ''[[anabolic]]'' – the ''building up'' ([[biosynthesis|synthesis]]) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as catabolic – the breaking down of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by cellular respiration); or anabolic – the building up (synthesis) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢反应可分为’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 分解代谢catabolic &amp;lt;/font&amp;gt;’’’分解代谢-分解化合物(例如，通过’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;细胞呼吸 cellular respiration&amp;lt;/font&amp;gt;’’’将葡萄糖分解为丙酮酸) ; 或合成代谢-合成化合物(例如蛋白质、碳水化合物、脂类和核酸)。通常，分解代谢释放能量，合成代谢消耗能量。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into [[metabolic pathway]]s, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific [[enzyme]]. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require [[energy]] that will not occur by themselves, by [[Coupling (physics)|coupling]] them to [[spontaneous process|spontaneous reactions]] that release energy. Enzymes act as [[Catalysis|catalysts]] – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the [[Metabolic pathway#Regulation|regulation]] of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the [[cell (biology)|cell's]] environment or to [[cell signaling|signals]] from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into metabolic pathways, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific enzyme. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require energy that will not occur by themselves, by coupling them to spontaneous reactions that release energy. Enzymes act as catalysts – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the regulation of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the cell's environment or to signals from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的化学反应被组织成代谢途径，在代谢途径中，一种化学物质通过一系列步骤转化为另一种化学物质，每一步都由特定的’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;酶 enzyme &amp;lt;/font&amp;gt;’’’来推动。酶对新陈代谢至关重要，因为它们通过将生物体与释放能量的自发反应耦合，使生物体能够驱动需要能量的理想反应，而这些反应本身不会发生。酶起催化剂的作用——它们使反应进行得更快——它们还可以调节代谢反应的速率，例如对细胞环境的变化或其他细胞发出的信号作出反应。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find [[nutrition|nutritious]] and which [[poison]]ous. For example, some [[prokaryote]]s use [[hydrogen sulfide]] as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Physiology1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |author=Friedrich C |title=Physiology and genetics of sulfur-oxidizing bacteria |journal=Adv Microb Physiol |volume=39 |issue= |pages=235–89 |year=1998 |pmid=9328649 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60018-1 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027739-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt; The [[basal metabolic rate]] of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find nutritious and which poisonous. For example, some prokaryotes use hydrogen sulfide as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals. The basal metabolic rate of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
特定生物体的新陈代谢系统决定了哪些物质有营养，哪些有毒。例如，一些’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 原核生物prokaryotes&amp;lt;/font&amp;gt;’’’利用硫化氢作为营养物质，然而这种气体对动物是有毒的。生物体的’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;基础代谢率basal metabolic rate  &amp;lt;/font&amp;gt;’’’是所有这些化学反应所消耗能量的量度。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pace NR | title = The universal nature of biochemistry | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 98 | issue = 3 | pages = 805–8 | date = January 2001 | pmid = 11158550 | pmc = 33372 | doi = 10.1073/pnas.98.3.805 | bibcode = 2001PNAS...98..805P }}&amp;lt;/ref&amp;gt; For example, the set of [[carboxylic acid]]s that are best known as the intermediates in the [[citric acid cycle]] are present in all known organisms, being found in species as diverse as the [[Unicellular organism|unicellular]] bacterium ''[[Escherichia coli]]'' and huge [[multicellular organism]]s like [[elephant]]s.&amp;lt;ref name=SmithE&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith E, Morowitz HJ | title = Universality in intermediary metabolism | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 101 | issue = 36 | pages = 13168–73 | date = September 2004 | pmid = 15340153 | pmc = 516543 | doi = 10.1073/pnas.0404922101 | bibcode = 2004PNAS..10113168S }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in [[evolutionary history of life|evolutionary history]], and their retention because of their [[efficacy]].&amp;lt;ref name=Ebenhoh&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ebenhöh O, Heinrich R | title = Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems | journal = Bulletin of Mathematical Biology | volume = 63 | issue = 1 | pages = 21–55 | date = January 2001 | pmid = 11146883 | doi = 10.1006/bulm.2000.0197 | s2cid = 44260374 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Meléndez-Hevia E, Waddell TG, Cascante M | title = The puzzle of the Krebs citric acid cycle: assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution | journal = Journal of Molecular Evolution | volume = 43 | issue = 3 | pages = 293–303 | date = September 1996 | pmid = 8703096 | doi = 10.1007/BF02338838 | s2cid = 19107073 | bibcode = 1996JMolE..43..293M }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vander_Heiden_2017&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vander Heiden MG, DeBerardinis RJ | title = Understanding the Intersections between Metabolism and Cancer Biology | journal = Cell | volume = 168 | issue = 4 | pages = 657–669 | date = February 2017 | pmid = 28187287 | pmc = 5329766 | doi = 10.1016/j.cell.2016.12.039 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species. For example, the set of carboxylic acids that are best known as the intermediates in the citric acid cycle are present in all known organisms, being found in species as diverse as the unicellular bacterium Escherichia coli and huge multicellular organisms like elephants. These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in evolutionary history, and their retention because of their efficacy. The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的一个显著特征是，不同物种之间的基本新陈代谢途径具有相似性。例如，作为’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;三羧酸循环 citric acid cycle&amp;lt;/font&amp;gt;’’’中的中间体，最著名的一组羧酸存在于所有已知的生物体中，它们在单细胞细菌’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;大肠杆菌 Escherichia coli&amp;lt;/font&amp;gt;’’’和巨大的多细胞生物（如大象）中都能被找到。 这些代谢途径的相似性很可能是由于它们在演化史的早期出现，然后又因为它们的功效而保留下来。癌细胞的代谢也不同于正常细胞的代谢，这些差异可以用来寻找癌细胞治疗的靶点。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Key biochemicals ==&lt;br /&gt;
关键的生物化学成分&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Biomolecule|Cell (biology)|Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物分子，细胞（生物学）和生物化学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Trimyristin-3D-vdW.png|right|thumb|upright=1.15|Structure of a [[triacylglycerol]] lipid]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Structure of a [[triacylglycerol lipid]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
三酰甘油脂的结构&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Human Metabolism - Pathways.jpg|thumb|This is a diagram depicting a large set of human metabolic pathways.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
This is a diagram depicting a large set of human metabolic pathways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这张图表描绘了人体新陈代谢的一系列途径。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of [[molecule]]: [[amino acid]]s, [[carbohydrate]]s , [[nucleic acid]] and [[lipid]]s (often called [[fat]]s). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make [[polymer]]s such as [[DNA]] and [[protein]]s, essential [[macromolecules]] of life.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Cooper|first=Geoffrey M.| name-list-style = vanc |date=2000|title=The Molecular Composition of Cells|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9879/|journal=The Cell: A Molecular Approach. 2nd Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of molecule: amino acids, carbohydrates , nucleic acid and lipids (often called fats). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make polymers such as DNA and proteins, essential macromolecules of life.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
构成动物、植物和微生物的大部分结构由四种基本分子组成: 氨基酸、糖类化合物、核酸和脂类(通常称为脂肪)。由于这些分子对生命至关重要，新陈代谢反应要么专注于在构建细胞和组织的过程中制造这些分子，要么将这些分子作为能量来源并将其消化分解。这些生化物质可以结合在一起形成DNA和蛋白质之类的聚合物，它们都是生命必不可少的’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 大分子聚合物macromolecules&amp;lt;/font&amp;gt;’’’。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable&amp;quot; style=&amp;quot;margin-left: auto; margin-right: auto;&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable&amp;quot; style=&amp;quot;margin-left: auto; margin-right: auto;&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{ | class = “ wikitable” style = “ margin-left: auto; margin-right: auto; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Type of molecule&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Type of molecule&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
! 分子类型&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Name of [[monomer]] forms&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Name of monomer forms&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
! 单体形式的名称&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Name of [[polymer]] forms&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Name of polymer forms&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
! 聚合物形式的名称&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Examples of polymer forms&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Examples of polymer forms&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
! 聚合物形态的例子&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;text-align:center;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;text-align:center;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-style = “ text-align: center; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Amino acid]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Amino acids&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Amino acids&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Amino acids&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Protein]]s (made of polypeptides)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Proteins (made of polypeptides)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
蛋白质(由多肽组成)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Fibrous protein]]s and [[globular protein]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Fibrous proteins and globular proteins&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;纤维蛋白Fibrous proteins&amp;lt;/font&amp;gt;’’’和’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 球状蛋白globular proteins&amp;lt;/font&amp;gt;’’’&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;text-align:center;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;text-align:center;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-style = “ text-align: center; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Carbohydrate]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Carbohydrates&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Monosaccharide]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Monosaccharides&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
单糖&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Polysaccharide]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Polysaccharides&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
多糖&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Starch]], [[glycogen]] and [[cellulose]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Starch, glycogen and cellulose&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 淀粉 Starch&amp;lt;/font&amp;gt;’’’，’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;糖原 glycogen &amp;lt;/font&amp;gt;’’’和’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 纤维素 cellulose&amp;lt;/font&amp;gt;’’’&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;text-align:center;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;text-align:center;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-style = “ text-align: center; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Nucleic acid]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Nucleic acids&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核酸&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Nucleotide]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Nucleotides&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Polynucleotide]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Polynucleotides&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
多核苷酸&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[DNA]] and [[RNA]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||DNA and RNA&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
DNA 和 RNA&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Amino acids and proteins===&lt;br /&gt;
氨基酸和蛋白质&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Protein]]s are made of [[amino acid]]s arranged in a linear chain joined together by [[peptide bond]]s. Many proteins are [[enzyme]]s that [[catalysis|catalyze]] the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the [[cytoskeleton]], a system of [[scaffolding]] that maintains the cell shape.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Michie KA, Löwe J | title = Dynamic filaments of the bacterial cytoskeleton | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 467–92 | year = 2006 | pmid = 16756499 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452 | s2cid = 4550126 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Proteins are also important in [[cell signaling]], [[antibody|immune responses]], [[cell adhesion]], [[active transport]] across membranes, and the [[cell cycle]].&amp;lt;ref name=Nelson&amp;gt;{{cite book | last1 = Nelson | first1 = David L. | first2 = Michael M. | last2 = Cox | name-list-style = vanc | title = Lehninger Principles of Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and company | year = 2005 | location = New York | page = [https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 841] | isbn = 978-0-7167-4339-2 | url-access = registration | url = https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle ([[tricarboxylic acid cycle]]),&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kelleher JK, Bryan BM, Mallet RT, Holleran AL, Murphy AN, Fiskum G | title = Analysis of tricarboxylic acid-cycle metabolism of hepatoma cells by comparison of 14CO2 ratios | journal = The Biochemical Journal | volume = 246 | issue = 3 | pages = 633–9 | date = September 1987 | pmid = 3120698 | pmc = 1148327 | doi = 10.1042/bj2460633 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; especially when a primary source of energy, such as [[glucose]], is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hothersall JS, Ahmed A | title = Metabolic fate of the increased yeast amino Acid uptake subsequent to catabolite derepression | journal = Journal of Amino Acids | volume = 2013 | pages = 461901 | year = 2013 | pmid = 23431419 | pmc = 3575661 | doi = 10.1155/2013/461901 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Proteins are made of amino acids arranged in a linear chain joined together by peptide bonds. Many proteins are enzymes that catalyze the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the cytoskeleton, a system of scaffolding that maintains the cell shape. Proteins are also important in cell signaling, immune responses, cell adhesion, active transport across membranes, and the cell cycle. Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle (tricarboxylic acid cycle), especially when a primary source of energy, such as glucose, is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
蛋白质是由氨基酸组成的线性链，它们通过’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;肽键 peptide bonds&amp;lt;/font&amp;gt;’’’连接在一起。许多蛋白质是在新陈代谢中催化化学反应的酶。其他蛋白质具有结构或机械功能，例如那些形成’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 细胞骨架cytoskeleton&amp;lt;/font&amp;gt;’’’的蛋白质（细胞骨架是维持细胞形状的支架系统）。蛋白质在’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;细胞信号传导 cell signaling&amp;lt;/font&amp;gt;’’’、’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 免疫反应immune responses&amp;lt;/font&amp;gt;’’’、’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 细胞粘附cell adhesion&amp;lt;/font&amp;gt;’’’、主动跨膜转运和’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;细胞周期 cell cycle&amp;lt;/font&amp;gt;’’’中也很重要。氨基酸还通过提供碳源进入细胞三羧酸循环，促进细胞的能量代谢，尤其是在’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;葡萄糖 glucose&amp;lt;/font&amp;gt;’’’等主要能量来源匮乏或细胞发生代谢应激时。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Lipids===&lt;br /&gt;
脂类&lt;br /&gt;
[[Lipid]]s are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of [[biological membrane]]s both internal and external, such as the [[cell membrane]], or as a source of energy.&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt; Lipids are usually defined as [[hydrophobe|hydrophobic]] or [[amphiphiles|amphipathic]] biological molecules but will dissolve in [[organic solvent]]s such as [[ethanol|alcohol]], [[benzene]] or [[chloroform]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fahy E, Subramaniam S, Brown HA, Glass CK, Merrill AH, Murphy RC, Raetz CR, Russell DW, Seyama Y, Shaw W, Shimizu T, Spener F, van Meer G, VanNieuwenhze MS, White SH, Witztum JL, Dennis EA | display-authors = 6 | title = A comprehensive classification system for lipids | journal = Journal of Lipid Research | volume = 46 | issue = 5 | pages = 839–61 | date = May 2005 | pmid = 15722563 | doi = 10.1194/jlr.E400004-JLR200 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The [[fat]]s are a large group of compounds that contain [[fatty acid]]s and [[glycerol]]; a glycerol molecule attached to three fatty acid [[ester]]s is called a [[triglyceride|triacylglyceride]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite web|title=Lipid nomenclature Lip-1 &amp;amp; Lip-2|url=https://www.qmul.ac.uk/sbcs/iupac/lipid/lip1n2.html#p11|access-date=2020-06-06|website=www.qmul.ac.uk}}&amp;lt;/ref&amp;gt; Several variations on this basic structure exist, including backbones such as [[sphingosine]] in the [[sphingomyelin]], and [[hydrophile|hydrophilic]] groups such as [[phosphate]] as in [[phospholipid]]s. [[Steroid]]s such as [[sterol]] are another major class of lipids.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|edition=8|title=Biochemistry|location=New York|isbn=978-1-4641-2610-9|oclc=913469736 | vauthors = Berg JM, Tymoczko JL, Gatto Jr GJ, Stryer L |date=8 April 2015|publisher=W. H. Freeman|pages=362}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Lipids are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of biological membranes both internal and external, such as the cell membrane, or as a source of energy. Lipids are usually defined as hydrophobic or amphipathic biological molecules but will dissolve in organic solvents such as alcohol, benzene or chloroform. The fats are a large group of compounds that contain fatty acids and glycerol; a glycerol molecule attached to three fatty acid esters is called a triacylglyceride. Several variations on this basic structure exist, including backbones such as sphingosine in the sphingomyelin, and hydrophilic groups such as phosphate as in phospholipids. Steroids such as sterol are another major class of lipids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂类是最多样化的生物化学物质。它们的主要结构用途是作为’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 生物膜biological membranes&amp;lt;/font&amp;gt;’’’内部和外部的一部分，如’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 细胞膜cell membrane&amp;lt;/font&amp;gt;’’’，或作为能量来源。脂类通常被定义为疏水性或两亲性的生物分子，但会溶解在有机溶剂中，如酒精、苯或氯仿。脂肪是一大类含有脂肪酸和甘油的化合物，一个甘油分子连接到三个脂肪酸酯即称为三酰甘油酯。这种基本结构存在一些变异，包括主骨(如鞘磷脂中到鞘氨醇)和亲水基(如磷脂中的磷酸盐)。’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 类固醇Steroids&amp;lt;/font&amp;gt;’’’，如’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;固醇sterol &amp;lt;/font&amp;gt;’’’，是另一类主要的脂类。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbohydrates===&lt;br /&gt;
碳水化合物&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Glucose Fisher to Haworth.gif|thumb|upright=1.15|right|alt=The straight chain form consists of four C H O H groups linked in a row, capped at the ends by an aldehyde group C O H and a methanol group C H 2 O H.  To form the ring, the aldehyde group combines with the O H group of the next-to-last carbon at the other end, just before the methanol group.|[[Glucose]] can exist in both a straight-chain and ring form.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Glucose can exist in both a straight-chain and ring form.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[葡萄糖可以以直链和环的形式存在。]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Carbohydrate]]s are [[aldehyde]]s or [[ketone]]s, with many [[hydroxyl]] groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of [[energy]] ([[starch]], [[glycogen]]) and structural components ([[cellulose]] in plants, [[chitin]] in animals).&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt; The basic carbohydrate units are called [[monosaccharide]]s and include [[galactose]], [[fructose]], and most importantly [[glucose]]. Monosaccharides can be linked together to form [[polysaccharide]]s in almost limitless ways.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Raman R, Raguram S, Venkataraman G, Paulson JC, Sasisekharan R | title = Glycomics: an integrated systems approach to structure-function relationships of glycans | journal = Nature Methods | volume = 2 | issue = 11 | pages = 817–24 | date = November 2005 | pmid = 16278650 | doi = 10.1038/nmeth807 | s2cid = 4644919 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrates are aldehydes or ketones, with many hydroxyl groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of energy (starch, glycogen) and structural components (cellulose in plants, chitin in animals). The basic carbohydrate units are called monosaccharides and include galactose, fructose, and most importantly glucose. Monosaccharides can be linked together to form polysaccharides in almost limitless ways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物是醛或酮，带有许多羟基，能以直链或环的形式存在。碳水化合物是最丰富的生物分子，承担着许多作用，如能量的储存和运输（淀粉、糖原）和作为结构要件（植物的纤维素、动物的甲壳素）。基本的碳水化合物单位称为单糖，包括半乳糖、果糖以及最重要的葡萄糖。单糖能以几乎无限多样的方式连接在一起形成多糖。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Nucleotides===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and [[RNA]], are polymers of [[nucleotide]]s. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a [[ribose]] or [[deoxyribose]] sugar group which is attached to a [[nitrogenous base]]. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of [[transcription (genetics)|transcription]] and [[protein biosynthesis]].&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt; This information is protected by [[DNA repair]] mechanisms and propagated through [[DNA replication]]. Many [[virus]]es have an [[RNA virus|RNA genome]], such as [[HIV]], which uses [[reverse transcription]] to create a DNA template from its viral RNA genome.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sierra S, Kupfer B, Kaiser R | title = Basics of the virology of HIV-1 and its replication | journal = Journal of Clinical Virology | volume = 34 | issue = 4 | pages = 233–44 | date = December 2005 | pmid = 16198625 | doi = 10.1016/j.jcv.2005.09.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; RNA in [[ribozyme]]s such as [[spliceosome]]s and [[ribosome]]s is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual [[nucleoside]]s are made by attaching a [[nucleobase]] to a [[ribose]] sugar. These bases are [[heterocyclic]] rings cono ptaining nitrogen, classified as [[purine]]s or [[pyrimidine]]s. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&amp;lt;ref name=Wimmer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wimmer MJ, Rose IA | title = Mechanisms of enzyme-catalyzed group transfer reactions | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 47 | issue =  | pages = 1031–78 | year = 1978 | pmid = 354490 | doi = 10.1146/annurev.bi.47.070178.005123 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and RNA, are polymers of nucleotides. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a ribose or deoxyribose sugar group which is attached to a nitrogenous base. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of transcription and protein biosynthesis.This information is protected by DNA repair mechanisms and propagated through DNA replication. Many viruses have an RNA genome, such as HIV, which uses reverse transcription to create a DNA template from its viral RNA genome.RNA in ribozymes such as spliceosomes and ribosomes is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual nucleosides are made by attaching a nucleobase to a ribose sugar. These bases are heterocyclic rings containing nitrogen, classified as purines or pyrimidines. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
DNA和RNA这两种核酸是核苷酸的聚合物。每个核苷酸都是由一个磷酸连接到核糖或脱氧核糖糖基上形成的，而核糖或脱氧核糖糖基又连接到含氮碱基上。核酸对于遗传信息的储存和使用，以及通过转录和蛋白质生物合成过程对其进行解释至关重要。这些信息受到DNA修复机制的保护，并通过DNA复制进行传播。许多病毒都有RNA基因组，如HIV病毒，它利用’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 逆转录reverse transcription&amp;lt;/font&amp;gt;’’’从其病毒RNA基因组中创建DNA模板。核糖体和核糖体等核糖体中的RNA类似于酶，因为它可以催化化学反应。单个核苷是通过将核碱基连接到核糖上制成的。这些碱基是含氮的杂环，分为嘌呤或嘧啶。核苷酸还在代谢基团转移反应中充当辅酶。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Coenzymes===&lt;br /&gt;
辅酶&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Acetyl-CoA-2D.svg|thumb|right|upright=1.35|Structure of the [[coenzyme]] [[acetyl-CoA]].The transferable [[acetyl|acetyl group]] is bonded to the sulfur atom at the extreme left.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Structure of the [[coenzyme acetyl-CoA.The transferable acetyl group is bonded to the sulfur atom at the extreme left.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[辅酶乙酰辅酶结构 a。可转移的乙酰基与最左边的硫原子成键结合。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{main|Coenzyme}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of [[functional group]]s of atoms and their bonds within molecules.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Mitchell P | title = The Ninth Sir Hans Krebs Lecture. Compartmentation and communication in living systems. Ligand conduction: a general catalytic principle in chemical, osmotic and chemiosmotic reaction systems | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 95 | issue = 1 | pages = 1–20 | date = March 1979 | pmid = 378655 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1979.tb12934.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions.&amp;lt;ref name=Wimmer/&amp;gt; These group-transfer intermediates are called [[coenzyme]]s. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the [[substrate (biochemistry)|substrate]] for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&amp;lt;ref name=Dimroth&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dimroth P, von Ballmoos C, Meier T | title = Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases. Fourth in the Cycles Review Series | journal = EMBO Reports | volume = 7 | issue = 3 | pages = 276–82 | date = March 2006 | pmid = 16607397 | pmc = 1456893 | doi = 10.1038/sj.embor.7400646 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of functional groups of atoms and their bonds within molecules. This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions. These group-transfer intermediates are called coenzymes. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the substrate for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢涉及大量的化学反应，但大多数属于几种基本类型的反应，涉及原子的官能团及其键在分子内的转移。这种常见的化学反应使细胞能够用一小套代谢中间体在不同反应之间携带化学基团。这些基团转移中间体称为辅酶。每一类基团转移反应都是由一种特定的辅酶进行的，它是一组产生它的酶和消耗它的酶的底物。因此，这些辅酶不断地被制造、消耗，然后循环利用。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is [[adenosine triphosphate]] (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day.&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt; ATP acts as a bridge between [[catabolism]] and [[anabolism]]. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in [[phosphorylation]] reactions.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bonora M, Patergnani S, Rimessi A, De Marchi E, Suski JM, Bononi A, Giorgi C, Marchi S, Missiroli S, Poletti F, Wieckowski MR, Pinton P | display-authors = 6 | title = ATP synthesis and storage | journal = Purinergic Signalling | volume = 8 | issue = 3 | pages = 343–57 | date = September 2012 | pmid = 22528680 | pmc = 3360099 | doi = 10.1007/s11302-012-9305-8 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is adenosine triphosphate (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day. ATP acts as a bridge between catabolism and anabolism. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in phosphorylation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中一种中心辅酶是三磷酸腺苷（ATP），它是细胞的通用能源货币。这种核苷酸在不同的化学反应之间传递化学能。细胞中只有少量的ATP，但由于ATP是不断再生的，所以人体每天可以使用大约相当于自身重量的ATP。ATP是分解代谢和合成代谢之间的桥梁。分解代谢分解分子，合成代谢则将它们组合在一起。分解反应产生ATP，合成代谢反应则消耗ATP。它也是磷酸化反应中磷酸基团的载体。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A [[vitamin]] is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In [[human nutrition]], most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Berg|first1=Jeremy M.|last2=Tymoczko|first2=John L.|last3=Stryer|first3=Lubert | name-list-style = vanc |date=2002|title=Vitamins Are Often Precursors to Coenzymes|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22549/|journal=Biochemistry. 5th Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt; [[Nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; ([[niacin]]), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of [[dehydrogenase]]s remove electrons from their substrates and [[redox|reduce]] NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the [[reductase]]s in the cell that need to reduce their substrates.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pollak N, Dölle C, Ziegler M | title = The power to reduce: pyridine nucleotides--small molecules with a multitude of functions | journal = The Biochemical Journal | volume = 402 | issue = 2 | pages = 205–18 | date = March 2007 | pmid = 17295611 | pmc = 1798440 | doi = 10.1042/BJ20061638 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Fatih|first=Yildiz | name-list-style = vanc |title=Advances in food biochemistry|publisher=CRC Press|year=2009|isbn=978-1-4200-0769-5|location=Boca Raton|pages=228|oclc=607553259}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A vitamin is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In human nutrition, most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells. Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; (niacin), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of dehydrogenases remove electrons from their substrates and reduce NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the reductases in the cell that need to reduce their substrates. Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;维生素 vitamin &amp;lt;/font&amp;gt;’’’是一类细胞不能合成的微量有机化合物。在人体营养中，大多数维生素经过修饰后都具有辅酶的功能，例如，所有水溶性维生素在细胞中使用时都会被磷酸化或与核苷酸偶联。’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 Nicotinamide adenine dinucleotide&amp;lt;/font&amp;gt;’’’(NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;)是维生素B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt;(烟酸)的衍生物，它是一种重要的辅酶，起着氢接受器的作用。数百种不同类型的脱氢酶从其底物中去除电子，并将NAD&amp;lt;sub&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;还原成NADH。这种还原形式的辅酶是细胞中任何需要还原其底物的还原酶的底物。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在细胞中以两种相关形式存在，即NADH和NADPH。NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;/NADH 形式在分解代谢反应中起重要作用，而 NADP &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;/NADPH 形式在分解代谢反应中起重要作用。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:1GZX Haemoglobin.png|thumb|upright=1.35|right|The structure of iron-containing [[hemoglobin]]. The protein subunits are in red and blue, and the iron-containing [[heme]] groups in green. From {{PDB|1GZX}}.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The structure of iron-containing [[hemoglobin. The protein subunits are in red and blue, and the iron-containing heme groups in green. From .]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
含铁’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;血红蛋白 hemoglobin&amp;lt;/font&amp;gt;’’’的结构。蛋白质亚基为红色和蓝色，含铁血红素基为绿色。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Mineral and cofactors===&lt;br /&gt;
矿物质和辅因子&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further||Bioinorganic chemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. [[sodium]] and [[potassium]]) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements [[carbon]], [[nitrogen]], [[calcium]], [[sodium]], [[chlorine]], [[potassium]], [[hydrogen]], [[phosphorus]], [[oxygen]] and [[sulfur]]. [[Organic compound]]s (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Heymsfield&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Heymsfield SB, Waki M, Kehayias J, Lichtman S, Dilmanian FA, Kamen Y, Wang J, Pierson RN | display-authors = 6 | title = Chemical and elemental analysis of humans in vivo using improved body composition models | journal = The American Journal of Physiology | volume = 261 | issue = 2 Pt 1 | pages = E190-8 | date = August 1991 | pmid = 1872381 | doi = 10.1152/ajpendo.1991.261.2.E190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. sodium and potassium) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements carbon, nitrogen, calcium, sodium, chlorine, potassium, hydrogen, phosphorus, oxygen and sulfur. Organic compounds (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
无机元素在新陈代谢中起着关键作用; 有些元素含量丰富(例如:钠和钾) ，而另一些元素则在微量浓度下发挥作用。人的体重约99%是由碳、氮、钙、钠、氯、钾、氢、磷、氧和硫等元素组成。有机化合物（蛋白质、脂类和碳水化合物）含有大部分的碳和氮；大部分的氧和氢以水的形式存在。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as [[electrolyte]]s. The most important ions are [[sodium]], [[potassium]], [[calcium]], [[magnesium]], [[chloride]], [[phosphate]] and the organic ion [[bicarbonate]]. The maintenance of precise [[ion gradient]]s across [[cell membrane]]s maintains [[osmotic pressure]] and [[pH]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |date=| chapter = Electrolyte Balance | chapter-url=https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/26-3-electrolyte-balance/ | title = Anatomy and Physiology | publisher = OpenStax |access-date=23 June 2020 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Ions are also critical for [[nerve]] and [[muscle]] function, as [[action potential]]s in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the [[extracellular fluid]] and the cell's fluid, the [[cytosol]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Lodish |first1=Harvey |last2=Berk |first2=Arnold |last3=Zipursky |first3=S. Lawrence |last4=Matsudaira |first4=Paul |last5=Baltimore |first5=David |last6=Darnell |first6=James | name-list-style = vanc |date=2000| chapter =The Action Potential and Conduction of Electric Impulses|chapter-url= https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21668/ |title =Molecular Cell Biology | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt; Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called [[ion channel]]s. For example, [[muscle contraction]] depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and [[T-tubule]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dulhunty AF | title = Excitation-contraction coupling from the 1950s into the new millennium | journal = Clinical and Experimental Pharmacology &amp;amp; Physiology | volume = 33 | issue = 9 | pages = 763–72 | date = September 2006 | pmid = 16922804 | doi = 10.1111/j.1440-1681.2006.04441.x | s2cid = 37462321 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as electrolytes. The most important ions are sodium, potassium, calcium, magnesium, chloride, phosphate and the organic ion bicarbonate. The maintenance of precise ion gradients across cell membranes maintains osmotic pressure and pH. Ions are also critical for nerve and muscle function, as action potentials in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the extracellular fluid and the cell's fluid, the cytosol. Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called ion channels. For example, muscle contraction depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and T-tubules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
丰富的无机元用作电解质。最重要的离子是钠、钾、钙、镁、氯化物、磷酸盐和有机离子重碳酸盐。维持细胞膜上精确的离子梯度可以维持’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;渗透压 osmotic pressure&amp;lt;/font&amp;gt;’’’和 ph 值。离子对于神经和肌肉功能也是至关重要的，因为这些组织中的动作电位是由细胞外液和细胞液之间的电解质交换产生的。电解质通过细胞膜上称为离子通道的蛋白质进入和离开细胞。例如，肌肉收缩依赖于钙、钠和钾通过细胞膜和T管中的离子通道的运动。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Transition metal]]s are usually present as [[trace element]]s in organisms, with [[zinc]] and [[iron]] being most abundant of those.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Torres-Romero JC, Alvarez-Sánchez ME, Fernández-Martín K, Alvarez-Sánchez LC, Arana-Argáez V, Ramírez-Camacho M, Lara-Riegos J | chapter=Zinc Efflux in Trichomonas vaginalis: In Silico Identification and Expression Analysis of CDF-Like Genes|date=2018| title =Quantitative Models for Microscopic to Macroscopic Biological Macromolecules and Tissues|pages=149–168| veditors = Olivares-Quiroz L, Resendis-Antonio O |place=Cham|publisher=Springer International Publishing|language=en|doi=10.1007/978-3-319-73975-5_8|isbn=978-3-319-73975-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These metals are used in some proteins as [[Cofactor (biochemistry)|cofactors]] and are essential for the activity of enzymes such as [[catalase]] and oxygen-carrier proteins such as [[hemoglobin]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Craig Will|first=Leonard Ashley | name-list-style = vanc |title=Manufacturing Engineering &amp;amp; Technology|publisher=Scientific e-Resources|year=2019|isbn=9781839472428|location=Waltham Abbey|pages=190–196}}&amp;lt;/ref&amp;gt; Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as [[ferritin]] or [[metallothionein]] when not in use.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cousins RJ, Liuzzi JP, Lichten LA | title = Mammalian zinc transport, trafficking, and signals | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 281 | issue = 34 | pages = 24085–9 | date = August 2006 | pmid = 16793761 | doi = 10.1074/jbc.R600011200 | url = https://www.jbc.org/content/281/34/24085 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dunn LL, Suryo Rahmanto Y, Richardson DR | title = Iron uptake and metabolism in the new millennium | journal = Trends in Cell Biology | volume = 17 | issue = 2 | pages = 93–100 | date = February 2007 | pmid = 17194590 | doi = 10.1016/j.tcb.2006.12.003 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Transition metals are usually present as trace elements in organisms, with zinc and iron being most abundant of those. These metals are used in some proteins as cofactors and are essential for the activity of enzymes such as catalase and oxygen-carrier proteins such as hemoglobin. Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as ferritin or metallothionein when not in use.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
过渡金属通常以微量元素的形式存在于生物体内，其中锌和铁最为丰富。这些金属元素在某些蛋白质中作为辅因子，是催化酶等酶和血红蛋白等氧载体蛋白活性所必需的金属辅因子。金属辅因子与蛋白质中的特定位点紧密结合，虽然在催化过程中酶的辅因子可以被改变，但在催化反应结束时，它们总是恢复到原来的状态。金属微量营养素由特定的转运体带入生物体内，不用时与储存蛋白如铁蛋白或金属硫蛋白结合。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Catabolism==&lt;br /&gt;
分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Catabolism]] is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter| name-list-style = vanc |date=2002|chapter =How Cells Obtain Energy from Food|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26882/|title =Molecular Biology of the Cell | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt; The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their [[primary nutritional groups]]), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by [[organotroph]]s, while [[lithotroph]]s use inorganic substrates, and [[phototroph]]s capture sunlight as [[Potential energy#Chemical potential energy|chemical energy]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Raven|first=Ja| name-list-style = vanc |date=2009-09-03|title=Contributions of anoxygenic and oxygenic phototrophy and chemolithotrophy to carbon and oxygen fluxes in aquatic environments|url=http://www.int-res.com/abstracts/ame/v56/n2-3/p177-192/|journal=Aquatic Microbial Ecology|language=en|volume=56|pages=177–192|doi=10.3354/ame01315|issn=0948-3055|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt; However, all these different forms of metabolism depend on [[redox]] reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as [[organic molecule]]s, water, [[ammonia]], [[hydrogen sulfide]] or [[Ferrous|ferrous ions]] to acceptor molecules such as [[oxygen]], [[nitrate]] or [[sulfate]]. In animals, these reactions involve complex [[organic molecule]]s that are broken down to simpler molecules, such as [[carbon dioxide]] and water. In [[photosynthesis|photosynthetic]] organisms, such as plants and [[cyanobacteria]], these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&amp;lt;ref name=Nelson2004&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Nelson N, Ben-Shem A | title = The complex architecture of oxygenic photosynthesis | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 5 | issue = 12 | pages = 971–82 | date = December 2004 | pmid = 15573135 | doi = 10.1038/nrm1525 | s2cid = 5686066 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Catabolism is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules. The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their primary nutritional groups), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by organotrophs, while lithotrophs use inorganic substrates, and phototrophs capture sunlight as chemical energy. However, all these different forms of metabolism depend on redox reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as organic molecules, water, ammonia, hydrogen sulfide or ferrous ions to acceptor molecules such as oxygen, nitrate or sulfate. In animals, these reactions involve complex organic molecules that are broken down to simpler molecules, such as carbon dioxide and water. In photosynthetic organisms, such as plants and cyanobacteria, these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
分解代谢是指分解大分子的一系列代谢过程。其中包括分解和氧化食物分子。分解代谢反应的目的是为构建分子的合成代谢反应提供所需的能量和成分。这些分解代谢反应的确切性质因生物体而异，生物体可以根据它们的能量和碳的来源（其主要营养组）进行分类，如下表所示。有机养生物把有机分子作为能量来源，而岩养生物利用无机基质，光养生物利用阳光（获得化学能）。然而，所有这些不同形式的新陈代谢都依赖于氧化还原反应，这些反应涉及电子从还原的供体分子（如有机分子，水，氨，硫化氢或亚铁离子）转移到受体分子（如氧，硝酸盐或硫酸盐）。在动物中，这些反应涉及复杂的有机分子，它们被分解成更简单的分子，如二氧化碳和水。在诸如植物和蓝藻这样的光合生物体中，这些电子转移反应不释放能量，而是用来储存从阳光中吸收的能量。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable float-right&amp;quot;  style=&amp;quot;text-align:center; width:50%;&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable float-right&amp;quot;  style=&amp;quot;text-align:center; width:50%;&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{ | class = “ wikitable float-right” style = “ text-align: center; width: 50% ; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|+Classification of organisms based on their metabolism &amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Madigan MT, Martinko JM |title=Brock Mikrobiologie|date=2006|publisher=Pearson Studium|isbn=3-8273-7187-2|edition=11., überarb. Aufl|location=München|pages=604, 621|oclc=162303067}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|+Classification of organisms based on their metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| + 根据其新陈代谢对生物进行分类&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
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|-&lt;br /&gt;
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|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;|Energy source || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| sunlight || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| photo- || rowspan=2 colspan=2 | &amp;amp;nbsp; || rowspan=&amp;quot;6&amp;quot; style=&amp;quot;background:#7fc31c;&amp;quot;| -troph&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;|Energy source || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| sunlight || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| photo- || rowspan=2 colspan=2 | &amp;amp;nbsp; || rowspan=&amp;quot;6&amp;quot; style=&amp;quot;background:#7fc31c;&amp;quot;| -troph&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
能量源&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| Preformed molecules || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| chemo-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| Preformed molecules || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| chemo-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
预制分子 | | | | style = ”背景: # ff0; ” | 化疗-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| Electron donor || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| [[organic compound]] || rowspan=2 |  &amp;amp;nbsp; || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| organo- ||  rowspan=2 |  &amp;amp;nbsp;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| Electron donor || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| organic compound || rowspan=2 |  &amp;amp;nbsp; || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| organo- ||  rowspan=2 |  &amp;amp;nbsp;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
有机化合物 | rowspan = 2 | | | style = ”背景: # ffb300; ” | organic compound = 2 | | | style = ”背景: # ffb300; ” | organo-| rowspan = 2 | &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-style = ”背景: # ffb300; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| [[inorganic compound]] || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| litho-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| inorganic compound || style=&amp;quot;background:#ffb300;&amp;quot;| litho-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
无机化合物: # ffb300&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| Carbon source || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| [[organic compound]] || rowspan=2 colspan=2 | &amp;amp;nbsp; || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| hetero-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| rowspan=&amp;quot;2&amp;quot; style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| Carbon source || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| organic compound || rowspan=2 colspan=2 | &amp;amp;nbsp; || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| hetero-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2 | | rowspan = 2 | | | style = “ background: # fb805f; ” | Carbon source | style = “ background: # fb805f; ” | organic compound | rowspan = 2 colspan = 2 | | | | style = “ background: # fb805f; ” | hetero-&lt;br /&gt;
碳源&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-style = “ background: # fb805f; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| [[inorganic compound]] || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| auto-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|| inorganic compound || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| auto-&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
无机化合物: fb805f&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s or [[lipid]]s, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually [[acetyl-CoA|acetyl coenzyme A]] (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the [[citric acid cycle]] and [[electron transport chain]], releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme [[nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as proteins, polysaccharides or lipids, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually acetyl coenzyme A (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the citric acid cycle and electron transport chain, releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
动物中最常见的分解代谢反应可以分为三个主要阶段。在第一阶段，大的有机分子，如蛋白质，多糖或脂类，在细胞外被消化成较小的分子。接下来，这些较小的分子被细胞吸收并转化成更小的分子，通常是乙酰辅酶A (acetyl-CoA) ，并释放出一些能量。最后，辅酶 A 上的乙酰基在三羧酸循环和电子传递链中被氧化成水和二氧化碳，释放出储存的能量，将辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;）还原成NADH。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Digestion===&lt;br /&gt;
消化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Digestion|Gastrointestinal tract}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：消化和胃肠道&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These [[digestive enzyme]]s include [[protease]]s that digest proteins into amino acids, as well as [[glycoside hydrolase]]s that digest polysaccharides into simple sugars known as [[monosaccharides]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Demirel, Yaşar|title=Energy : production, conversion, storage, conservation, and coupling|publisher=Springer|year=2016|isbn=978-3-319-29650-0|edition=Second|location=Lincoln|pages=431|oclc=945435943}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These digestive enzymes include proteases that digest proteins into amino acids, as well as glycoside hydrolases that digest polysaccharides into simple sugars known as monosaccharides.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
大分子不能直接被细胞处理。大分子必须先被分解成较小的单位，才能用于细胞代谢。不同类别的酶被用来消化这些聚合物。这些消化酶包括将蛋白质消化成氨基酸的蛋白酶，以及将多糖消化成单糖的糖苷水解酶。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Häse CC, Finkelstein RA | title = Bacterial extracellular zinc-containing metalloproteases | journal = Microbiological Reviews | volume = 57 | issue = 4 | pages = 823–37 | date = December 1993 | pmid = 8302217 | pmc = 372940 | doi = 10.1128/MMBR.57.4.823-837.1993 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gupta R, Gupta N, Rathi P | title = Bacterial lipases: an overview of production, purification and biochemical properties | journal = Applied Microbiology and Biotechnology | volume = 64 | issue = 6 | pages = 763–81 | date = June 2004 | pmid = 14966663 | doi = 10.1007/s00253-004-1568-8 | s2cid = 206934353 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their [[Gastrointestinal tract|guts]], including the [[stomach]] and [[pancreas]], and [[salivary gland]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hoyle T | title = The digestive system: linking theory and practice | journal = British Journal of Nursing | volume = 6 | issue = 22 | pages = 1285–91 | year = 1997 | pmid = 9470654 | doi = 10.12968/bjon.1997.6.22.1285 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by [[active transport]] proteins.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Souba WW, Pacitti AJ | title = How amino acids get into cells: mechanisms, models, menus, and mediators | journal = JPEN. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition | volume = 16 | issue = 6 | pages = 569–78 | year = 1992 | pmid = 1494216 | doi = 10.1177/0148607192016006569 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barrett MP, Walmsley AR, Gould GW | title = Structure and function of facilitative sugar transporters | journal = Current Opinion in Cell Biology | volume = 11 | issue = 4 | pages = 496–502 | date = August 1999 | pmid = 10449337 | doi = 10.1016/S0955-0674(99)80072-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings, while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their guts, including the stomach and pancreas, and salivary glands. The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by active transport proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
微生物简单直接地将消化酶分泌到周围环境中，而动物必须通过它们肠道(包括胃、胰腺和唾液腺)中的特定细胞分泌这些酶。这些细胞外酶释放的氨基酸或糖通过活性转运蛋白被泵入细胞内。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Catabolism schematic.svg|thumb|left|upright=1.35|A simplified outline of the catabolism of [[protein]]s, [[carbohydrate]]s and [[fat]]s]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A simplified outline of the catabolism of [[proteins, carbohydrates and fats]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[蛋白质，碳水化合物和脂肪]分解代谢的简化概述 &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from organic compounds===&lt;br /&gt;
有机化合物的能量&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Cellular respiration|Fermentation (biochemistry)|Carbohydrate catabolism|Fat catabolism|Protein catabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：细胞呼吸，发酵（生物化学），碳水化合物分解代谢，脂肪分解代谢和蛋白质分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into [[monosaccharide]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bell GI, Burant CF, Takeda J, Gould GW | title = Structure and function of mammalian facilitative sugar transporters | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 268 | issue = 26 | pages = 19161–4 | date = September 1993 | pmid = 8366068 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Once inside, the major route of breakdown is [[glycolysis]], where sugars such as [[glucose]] and [[fructose]] are converted into [[pyruvic acid|pyruvate]] and some ATP is generated.&amp;lt;ref name=Bouche&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bouché C, Serdy S, Kahn CR, Goldfine AB | title = The cellular fate of glucose and its relevance in type 2 diabetes | journal = Endocrine Reviews | volume = 25 | issue = 5 | pages = 807–30 | date = October 2004 | pmid = 15466941 | doi = 10.1210/er.2003-0026 | df = dmy-all | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to [[acetyl-CoA]] through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the [[citric acid cycle]]. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases [[carbon dioxide]] as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces [[lactic acid|lactate]], through the enzyme [[lactate dehydrogenase]] re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Alfarouk KO, Verduzco D, Rauch C, Muddathir AK, Adil HH, Elhassan GO, Ibrahim ME, David Polo Orozco J, Cardone RA, Reshkin SJ, Harguindey S | display-authors = 6 | title = Glycolysis, tumor metabolism, cancer growth and dissemination. A new pH-based etiopathogenic perspective and therapeutic approach to an old cancer question | journal = Oncoscience | volume = 1 | issue = 12 | pages = 777–802 | date = 18 December 2014 | pmid = 25621294 | pmc = 4303887 | doi = 10.18632/oncoscience.109 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; An alternative route for glucose breakdown is the [[pentose phosphate pathway]], which reduces the coenzyme [[NADPH]] and produces [[pentose]] sugars such as [[ribose]], the sugar component of [[nucleic acid]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into monosaccharides. Once inside, the major route of breakdown is glycolysis, where sugars such as glucose and fructose are converted into pyruvate and some ATP is generated. Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to acetyl-CoA through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the citric acid cycle. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases carbon dioxide as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces lactate, through the enzyme lactate dehydrogenase re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis. An alternative route for glucose breakdown is the pentose phosphate pathway, which reduces the coenzyme NADPH and produces pentose sugars such as ribose, the sugar component of nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物分解代谢是将碳水化合物分解成较小的单位的过程。碳水化合物一旦被消化成单糖，通常就被带入细胞。一旦进入细胞内，分解的主要途径就是糖酵解，其中糖（例如葡萄糖和果糖）被转化为丙酮酸并生成一些ATP。丙酮酸是几种代谢途径中的中间体，但大多数通过有氧（含氧）糖酵解转化为乙酰辅酶 a 并进入三羧酸循环。尽管在三羧酸循环中会产生更多的ATP，但最重要的产物是NADH，它是由 NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; 在乙酰辅酶A被氧化后制成的。这种氧化释放出作为废物的二氧化碳。在厌氧条件下，糖酵解产生乳酸盐，即由乳酸脱氢酶将丙酮酸盐转化为乳酸盐，同时将NADH重新氧化为NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; 再用于糖酵解。葡萄糖分解的另一种途径是磷酸戊糖途径，它还原辅酶NADPH并产生戊糖，如核糖（核酸的糖成分）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by [[hydrolysis]] to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by [[beta oxidation]] to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. ''M. tuberculosis'' can also grow on the lipid [[cholesterol]] as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of ''M. tuberculosis''.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wipperman MF, Sampson NS, Thomas ST | title = Pathogen roid rage: cholesterol utilization by Mycobacterium tuberculosis | journal = Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology | volume = 49 | issue = 4 | pages = 269–93 | date = 2014 | pmid = 24611808 | pmc = 4255906 | doi = 10.3109/10409238.2014.895700 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by hydrolysis to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by beta oxidation to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. M. tuberculosis can also grow on the lipid cholesterol as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of M. tuberculosis.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪通过水解作用分解为游离脂肪酸和甘油。甘油进入糖酵解，脂肪酸被 β氧化分解，释放出乙酰辅酶A，然后进入三羧酸循环。脂肪酸在氧化时会释放比碳水化合物更多的能量，因为碳水化合物的结构中含有更多的氧。类固醇也会被一些细菌在类似于 β 氧化的过程中分解，这个分解过程会释放出大量的乙酰辅酶A、丙酰辅酶A和丙酮酸，它们都可以给细胞提供能量。结核杆菌也可以依靠脂质胆固醇这唯一的碳源生长，而且参与胆固醇利用途径的基因已经被证实在结核杆菌感染生命周期的不同阶段都是重要的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Amino acid]]s are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to [[urea]] and carbon dioxide as a source of energy.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sakami W, Harrington H | title = Amino Acid Metabolism | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 32 | issue =  | pages = 355–98 | year = 1963 | pmid = 14144484 | doi = 10.1146/annurev.bi.32.070163.002035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a [[transaminase]]. The amino group is fed into the [[urea cycle]], leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a [[keto acid]]. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of [[glutamate]] forms α-[[alpha-Ketoglutaric acid|ketoglutarate]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brosnan JT | title = Glutamate, at the interface between amino acid and carbohydrate metabolism | journal = The Journal of Nutrition | volume = 130 | issue = 4S Suppl | pages = 988S–90S | date = April 2000 | pmid = 10736367 | doi = 10.1093/jn/130.4.988S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The [[glucogenic amino acid]]s can also be converted into glucose, through [[gluconeogenesis]] (discussed below).&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Young VR, Ajami AM | title = Glutamine: the emperor or his clothes? | journal = The Journal of Nutrition | volume = 131 | issue = 9 Suppl | pages = 2449S–59S; discussion 2486S–7S | date = September 2001 | pmid = 11533293 | doi = 10.1093/jn/131.9.2449S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to urea and carbon dioxide as a source of energy. The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a transaminase. The amino group is fed into the urea cycle, leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a keto acid. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of glutamate forms α-ketoglutarate. The glucogenic amino acids can also be converted into glucose, through gluconeogenesis (discussed below).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸可以用来合成蛋白质和其他生物分子，也可以被氧化成尿素和二氧化碳从而提供能量。氧化途径从转氨酶去除氨基酸上的氨基开始。氨基进入尿素循环，留下酮酸形式的脱氨基碳骨架。其中一些酮酸是三羧酸循环的中间产物，例如谷氨酸的脱氨反应形成 α- 酮戊二酸。葡萄糖原氨基酸也可以通过糖异生作用转化为葡萄糖(具体内容见下文)。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Energy transformations==&lt;br /&gt;
能量转换&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Oxidative phosphorylation===&lt;br /&gt;
氧化磷酸化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Oxidative phosphorylation|Chemiosmosis|Mitochondrion}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：氧化磷酸化，化学渗透和线粒体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in [[eukaryote]]s by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the [[electron transport chain]]. In [[prokaryote]]s, these proteins are found in the cell's [[bacterial cell structure|inner membrane]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hosler JP, Ferguson-Miller S, Mills DA | title = Energy transduction: proton transfer through the respiratory complexes | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 165–87 | year = 2006 | pmid = 16756489 | pmc = 2659341 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.062003.101730 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These proteins use the energy released from passing electrons from [[reducing agent|reduced]] molecules like NADH onto [[oxygen]] to pump [[proton]]s across a membrane.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schultz BE, Chan SI | title = Structures and proton-pumping strategies of mitochondrial respiratory enzymes | journal = Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure | volume = 30 | issue =  | pages = 23–65 | year = 2001 | pmid = 11340051 | doi = 10.1146/annurev.biophys.30.1.23 | url = https://authors.library.caltech.edu/1623/1/SCHarbbs01.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in eukaryotes by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the electron transport chain. In prokaryotes, these proteins are found in the cell's inner membrane. These proteins use the energy released from passing electrons from reduced molecules like NADH onto oxygen to pump protons across a membrane.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氧化磷酸化中，通过如柠檬酸循环等代谢途径，电子从被消化吸收的食物分子上转移到氧气上，并将产生的能量以ATP的方式储存起来。在真核生物中，这一过程是通过线粒体膜上的一系列膜蛋白来完成的，被称为电子传递链。而在原核生物中，这些蛋白质存在于细胞的内膜中。这些蛋白质利用电子从还原性分子(如NADH)传递到氧气所释放的能量来泵送质子穿过细胞膜。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATPsyn.gif|thumb|right|Mechanism of [[ATP synthase]]. ATP is shown in red, ADP and phosphate in pink and the rotating stalk subunit in black.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Mechanism of [[ATP synthase. ATP is shown in red, ADP and phosphate in pink and the rotating stalk subunit in black.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[ ATP 合成酶]的作用机制。ATP 显示为红色，ADP 和磷酸显示为粉红色，转柄亚基显示为黑色&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton [[diffusion|concentration difference]] across the membrane and generates an [[electrochemical gradient]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Capaldi RA, Aggeler R | title = Mechanism of the F(1)F(0)-type ATP synthase, a biological rotary motor | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 27 | issue = 3 | pages = 154–60 | date = March 2002 | pmid = 11893513 | doi = 10.1016/S0968-0004(01)02051-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called [[ATP synthase]]. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the [[active site]] of the synthase domain to change shape and phosphorylate [[adenosine diphosphate]]&amp;amp;nbsp;– turning it into ATP.&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton concentration difference across the membrane and generates an electrochemical gradient. This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called ATP synthase. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the active site of the synthase domain to change shape and phosphorylate adenosine diphosphate– turning it into ATP.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
将质子泵出线粒体，会在膜上形成质子浓度差，产生电化学梯度。这种力量促使质子通过ATP合成酶的基座回到线粒体中。质子的流动使柄亚基旋转，从而改变合成酶域的活性位点的形状，使二磷酸腺苷磷酸化--变成ATP。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from inorganic compounds===&lt;br /&gt;
无机化合物的能量&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Microbial metabolism|Nitrogen cycle}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：微生物代谢和氮循环&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Chemolithotroph]]y is a type of metabolism found in [[prokaryote]]s where energy is obtained from the oxidation of [[inorganic compound]]s. These organisms can use [[hydrogen]],&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Friedrich B, Schwartz E | title = Molecular biology of hydrogen utilization in aerobic chemolithotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 47 | issue =  | pages = 351–83 | year = 1993 | pmid = 8257102 | doi = 10.1146/annurev.mi.47.100193.002031 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; reduced [[sulfur]] compounds (such as [[sulfide]], [[hydrogen sulfide]] and [[thiosulfate]]),&amp;lt;ref name=Physiology1/&amp;gt; [[Iron(II) oxide|ferrous iron (FeII)]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Weber KA, Achenbach LA, Coates JD | title = Microorganisms pumping iron: anaerobic microbial iron oxidation and reduction | journal = Nature Reviews. Microbiology | volume = 4 | issue = 10 | pages = 752–64 | date = October 2006 | pmid = 16980937 | doi = 10.1038/nrmicro1490 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1203&amp;amp;context=bioscifacpub | s2cid = 8528196 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; or [[ammonia]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Jetten MS, Strous M, van de Pas-Schoonen KT, Schalk J, van Dongen UG, van de Graaf AA, Logemann S, Muyzer G, van Loosdrecht MC, Kuenen JG | display-authors = 6 | title = The anaerobic oxidation of ammonium | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 22 | issue = 5 | pages = 421–37 | date = December 1998 | pmid = 9990725 | doi = 10.1111/j.1574-6976.1998.tb00379.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as [[oxygen]] or [[nitrite]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Simon J | title = Enzymology and bioenergetics of respiratory nitrite ammonification | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 26 | issue = 3 | pages = 285–309 | date = August 2002 | pmid = 12165429 | doi = 10.1111/j.1574-6976.2002.tb00616.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These microbial processes are important in global [[biogeochemical cycle]]s such as [[acetogenesis]], [[nitrification]] and [[denitrification]] and are critical for [[fertility (soil)|soil fertility]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Conrad R | title = Soil microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO) | journal = Microbiological Reviews | volume = 60 | issue = 4 | pages = 609–40 | date = December 1996 | pmid = 8987358 | pmc = 239458 | doi = 10.1128/MMBR.60.4.609-640.1996 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barea JM, Pozo MJ, Azcón R, Azcón-Aguilar C | title = Microbial co-operation in the rhizosphere | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 56 | issue = 417 | pages = 1761–78 | date = July 2005 | pmid = 15911555 | doi = 10.1093/jxb/eri197 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Chemolithotrophy is a type of metabolism found in prokaryotes where energy is obtained from the oxidation of inorganic compounds. These organisms can use hydrogen, reduced sulfur compounds (such as sulfide, hydrogen sulfide and thiosulfate), or ammonia as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as oxygen or nitrite. These microbial processes are important in global biogeochemical cycles such as acetogenesis, nitrification and denitrification and are critical for soil fertility.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
化能无机营养是在原核生物中发现的一种新陈代谢，其能量来自于无机化合物的氧化。这些生物可以利用氢气、还原硫化合物(如硫化物、硫化氢和硫代硫酸酯)或氨作为还原力的来源，它们从这些化合物与氧或亚硝酸盐等电子接受体的氧化作用中获得能量。这些微生物过程在全球生物地球化学循环（如乙酰化、硝化和反硝化）中非常重要，对土壤肥力也很关键。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from light===&lt;br /&gt;
光能&lt;br /&gt;
{{further|Phototroph|Photophosphorylation|Chloroplast}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光养，光磷酸化和叶绿体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by [[plant]]s, [[cyanobacteria]], [[purple bacteria]], [[green sulfur bacteria]] and some [[protist]]s. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = van der Meer MT, Schouten S, Bateson MM, Nübel U, Wieland A, Kühl M, de Leeuw JW, Sinninghe Damsté JS, Ward DM | display-authors = 6 | title = Diel variations in carbon metabolism by green nonsulfur-like bacteria in alkaline siliceous hot spring microbial mats from Yellowstone National Park | journal = Applied and Environmental Microbiology | volume = 71 | issue = 7 | pages = 3978–86 | date = July 2005 | pmid = 16000812 | pmc = 1168979 | doi = 10.1128/AEM.71.7.3978-3986.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tichi MA, Tabita FR | title = Interactive control of Rhodobacter capsulatus redox-balancing systems during phototrophic metabolism | journal = Journal of Bacteriology | volume = 183 | issue = 21 | pages = 6344–54 | date = November 2001 | pmid = 11591679 | pmc = 100130 | doi = 10.1128/JB.183.21.6344-6354.2001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by plants, cyanobacteria, purple bacteria, green sulfur bacteria and some protists. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
阳光中的能量被植物、蓝藻、紫细菌、绿硫细菌和一些原生生物所吸收。这个过程通常与二氧化碳转化为有机化合物相结合，这是光合作用的一部分，下文将对此进行讨论。然而，原核生物的能量捕获和碳固定系统可以单独运作，因为紫色细菌和绿硫细菌可以利用阳光作为能源，同时在碳固定和有机化合物发酵之间转换。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter | name-list-style = vanc |date=2002|chapter =Energy Conversion: Mitochondria and Chloroplasts|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21063/|title =Molecular Biology of the Cell. 4th edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt; The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called [[photosynthetic reaction centre]]s. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of [[photosynthetic pigment]] present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Allen JP, Williams JC | title = Photosynthetic reaction centers | journal = FEBS Letters | volume = 438 | issue = 1–2 | pages = 5–9 | date = October 1998 | pmid = 9821949 | doi = 10.1016/S0014-5793(98)01245-9 | s2cid = 21596537 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis. The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called photosynthetic reaction centres. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of photosynthetic pigment present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在许多生物体中，太阳能的获取在原理上类似于氧化磷酸化，因为它涉及到以质子浓度梯度的形式储存能量。这种质子动力驱动 ATP 的合成。驱动这种电子传递链所需的电子来自于聚光蛋白质，这种蛋白质被叫做光合反应中心。根据存在的光合色素的性质，反应中心分为两种类型。大多数光合细菌只有一种类型，而植物和蓝藻有两种类型。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, [[photosystem|photosystem II]] uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the [[cytochrome b6f complex]], which uses their energy to pump protons across the [[thylakoid]] membrane in the [[chloroplast]].&amp;lt;ref name=Nelson2004/&amp;gt; These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through [[photosystem|photosystem I]] and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Munekage Y, Hashimoto M, Miyake C, Tomizawa K, Endo T, Tasaka M, Shikanai T | title = Cyclic electron flow around photosystem I is essential for photosynthesis | journal = Nature | volume = 429 | issue = 6991 | pages = 579–82 | date = June 2004 | pmid = 15175756 | doi = 10.1038/nature02598 | bibcode = 2004Natur.429..579M | s2cid = 4421776 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;/sup&amp;gt;fThese cooenzyme can be used in the [[Calvin cycle]], which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, photosystem II uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the cytochrome b6f complex, which uses their energy to pump protons across the thylakoid membrane in the chloroplast. These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through photosystem I and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; .fThese cooenzyme can be used in the Calvin cycle, which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在植物、藻类和蓝藻中，光系统 II 利用光能将电子从水中移走，释放出氧气。然后电子流向细胞色素b6f蛋白复合体，后者利用它们的能量穿过叶绿体中的类囊体膜，泵入质子。这些质子在驱动ATP合成酶时通过膜向后移动，就像之前一样。然后电子流经光系统I，可以用来减少辅酶NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;。这些辅酶可用于’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 卡尔文循环Calvin cycle&amp;lt;/font&amp;gt;’’’(下文将对此进行讨论)，或被循环用于进一步生成ATP。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Anabolism==&lt;br /&gt;
合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Anabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Anabolism''' is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as [[amino acid]]s, [[monosaccharide]]s, [[Terpenoid|isoprenoids]] and [[nucleotide]]s, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s, [[lipid]]s and [[nucleic acid]]s.&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;{{cite web|last=Mandal|first=Ananya| name-list-style = vanc |date=2009-11-26|title=What is Anabolism?|url=https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Anabolism.aspx|access-date=2020-07-04|website=News-Medical.net|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as amino acids, monosaccharides, isoprenoids and nucleotides, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as proteins, polysaccharides, lipids and nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
合成代谢是一系列建设性的新陈代谢过程，在这一系列过程中分解代谢所释放的能量被用来合成复杂的分子。一般来说，组成细胞结构的复杂分子是由小而简单的前体逐步构成的。合成代谢包括三个基本阶段。首先是氨基酸、单糖、异戊二烯和核苷酸等前体的产生，其次是利用ATP产生的能量将它们活化成活性形式，第三是将这些前体组装成复杂的分子，如蛋白质、多糖、脂质和核酸。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. [[Autotroph]]s such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like [[carbon dioxide]] and water.  [[Heterotroph]]s, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. Autotrophs such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like carbon dioxide and water.  Heterotrophs, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体的合成代谢根据其细胞中构建分子的来源而有所不同。植物等自养生物可以在细胞中利用二氧化碳和水等简单分子中构建复杂的有机分子（如多糖和蛋白质）。而异养生物则需要更复杂的物质来源（如单糖和氨基酸）才能产生这些复杂的分子。生物可以根据其能量的最终来源进一步分类: 光自养生物和光异养生物从光中获得能量，而化能自养生物和化能异养生物从无机氧化反应中获得能量。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbon fixation===&lt;br /&gt;
碳固定&lt;br /&gt;
{{further|Photosynthesis|Carbon fixation|Chemosynthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光合作用，碳固定和化学合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Plagiomnium affine laminazellen.jpeg|thumb|Plant cells (bounded by purple walls) filled with chloroplasts (green), which are the site of photosynthesis]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
含叶绿体（绿色）的植物细胞（以紫色壁为边界），叶绿体是光合作用的部位&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and [[carbon dioxide]] (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the [[photosynthetic reaction centre]]s, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into [[glycerate 3-phosphate]], which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme [[RuBisCO]] as part of the [[Calvin cycle|Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Miziorko HM, Lorimer GH | title = Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 52 | issue =  | pages = 507–35 | year = 1983 | pmid = 6351728 | doi = 10.1146/annurev.bi.52.070183.002451 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Three types of photosynthesis occur in plants, [[C3 carbon fixation]], [[C4 carbon fixation]] and [[Crassulacean acid metabolism|CAM photosynthesis]]. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dodd AN, Borland AM, Haslam RP, Griffiths H, Maxwell K | title = Crassulacean acid metabolism: plastic, fantastic | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 53 | issue = 369 | pages = 569–80 | date = April 2002 | pmid = 11886877 | doi = 10.1093/jexbot/53.369.569 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and carbon dioxide (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the photosynthetic reaction centres, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into glycerate 3-phosphate, which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme RuBisCO as part of the Calvin – Benson cycle.[64] Three types of photosynthesis occur in plants, C3 carbon fixation, C4 carbon fixation and CAM photosynthesis. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO2 directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO2 into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
光合作用就是依靠阳光和二氧化碳(CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;)合成碳水化合物。在植物中，蓝细菌和藻类的含氧光合作用使水分解，排出氧气。如前所述，这一过程利用光合反应中心产生的ATP和NADPH将CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;转化为三磷酸甘油酯，然后再转化为葡萄糖。这个固碳反应作为卡尔文-本森Calvin – Benson 循环的一部分是在RuBisCO酶的催化下进行的。植物有三种类型的光合作用:C3固碳、C4固碳和CAM光合作用。它们的不同之处在于二氧化碳进入卡尔文循环的路径不同，C3植物直接固定二氧化碳，而C4和CAM植物首先将二氧化碳吸收到其他化合物中，以适应强烈的阳光和干燥的环境。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic [[prokaryote]]s the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle, a [[Reverse Krebs cycle|reversed citric acid]] cycle,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hügler M, Wirsen CO, Fuchs G, Taylor CD, Sievert SM | title = Evidence for autotrophic CO2 fixation via the reductive tricarboxylic acid cycle by members of the epsilon subdivision of proteobacteria | journal = Journal of Bacteriology | volume = 187 | issue = 9 | pages = 3020–7 | date = May 2005 | pmid = 15838028 | pmc = 1082812 | doi = 10.1128/JB.187.9.3020-3027.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; or the carboxylation of acetyl-CoA.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Strauss G, Fuchs G | title = Enzymes of a novel autotrophic CO2 fixation pathway in the phototrophic bacterium Chloroflexus aurantiacus, the 3-hydroxypropionate cycle | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 215 | issue = 3 | pages = 633–43 | date = August 1993 | pmid = 8354269 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1993.tb18074.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Prokaryotic [[Chemotroph|chemoautotrophs]] also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Shively JM, van Keulen G, Meijer WG | title = Something from almost nothing: carbon dioxide fixation in chemoautotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 52 | issue =  | pages = 191–230 | year = 1998 | pmid = 9891798 | doi = 10.1146/annurev.micro.52.1.191 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic prokaryotes the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin– Benson cycle, a reversed citric acid cycle, or the carboxylation of acetyl-CoA. Prokaryotic chemoautotrophs also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在能够光合作用的原核生物中，碳固定的机制更加多样。对它们而言，二氧化碳可以通过Calvin– Benson循环、反向三羧酸循环或乙酰辅酶A的羧化作用得到固定。原核化能自养生物也通过Calvin– Benson环固定CO &amp;lt; sub &amp;gt; 2 &amp;lt;/sub &amp;gt;，但它们利用无机化合物的能量来驱动反应。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbohydrates and glycans===&lt;br /&gt;
碳水化合物和聚糖&lt;br /&gt;
{{further|Gluconeogenesis|Glyoxylate cycle|Glycogenesis|Glycosylation}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：糖异生，乙醛酸循环，糖异生和糖基化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into [[monosaccharide]]s such as [[glucose]] and then used to assemble [[polysaccharide]]s such as [[starch]]. The generation of [[glucose]] from compounds like [[pyruvate]], [[lactic acid|lactate]], [[glycerol]], [[glycerate 3-phosphate]] and [[amino acid]]s is called [[gluconeogenesis]]. Gluconeogenesis converts pyruvate to [[glucose-6-phosphate]] through a series of intermediates, many of which are shared with [[glycolysis]].&amp;lt;ref name=Bouche/&amp;gt; However, this pathway is not simply [[glycolysis]] run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a [[futile cycle]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Boiteux A, Hess B | title = Design of glycolysis | journal = Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences | volume = 293 | issue = 1063 | pages = 5–22 | date = June 1981 | pmid = 6115423 | doi = 10.1098/rstb.1981.0056 | doi-access = free | bibcode = 1981RSPTB.293....5B }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pilkis SJ, el-Maghrabi MR, Claus TH | title = Fructose-2,6-bisphosphate in control of hepatic gluconeogenesis. From metabolites to molecular genetics | journal = Diabetes Care | volume = 13 | issue = 6 | pages = 582–99 | date = June 1990 | pmid = 2162755 | doi = 10.2337/diacare.13.6.582 | s2cid = 44741368 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into monosaccharides such as glucose and then used to assemble polysaccharides such as starch. The generation of glucose from compounds like pyruvate, lactate, glycerol, glycerate 3-phosphate and amino acids is called gluconeogenesis. Gluconeogenesis converts pyruvate to glucose-6-phosphate through a series of intermediates, many of which are shared with glycolysis.However, this pathway is not simply glycolysis run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a futile cycle.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在碳水化合物合成代谢过程中，简单的有机酸可转化为葡萄糖等单糖，再用于合成淀粉等多糖。由丙酮酸、乳酸、甘油、3-磷酸甘油酸和氨基酸等化合物生成葡萄糖称为葡萄糖异生。糖异生作用通过一系列中间产物将丙酮酸转化为葡萄糖-6-磷酸，其中许多中间产物与糖酵解过程相同。然而，这一途径并不是简单的糖酵解逆向运行，因为有几个步骤是由非糖酵解酶催化的。这很重要，因为它使得葡萄糖的形成和分解可以分别被调节，而且防止了两条途径在无效循环中同时运行。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in [[vertebrate]]s such as humans the [[fatty acid]]s in these stores cannot be converted to glucose through [[gluconeogenesis]] as these organisms cannot convert acetyl-CoA into [[pyruvate]]; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery.&amp;lt;ref name=Ensign&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ensign SA | title = Revisiting the glyoxylate cycle: alternate pathways for microbial acetate assimilation | journal = Molecular Microbiology | volume = 61 | issue = 2 | pages = 274–6 | date = July 2006 | pmid = 16856935 | doi = 10.1111/j.1365-2958.2006.05247.x | s2cid = 39986630 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce [[Ketone body|ketone bodies]] from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Finn PF, Dice JF | title = Proteolytic and lipolytic responses to starvation | journal = Nutrition | volume = 22 | issue = 7–8 | pages = 830–44 | year = 2006 | pmid = 16815497 | doi = 10.1016/j.nut.2006.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the [[glyoxylate cycle]], which bypasses the [[decarboxylation]] step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to [[oxaloacetate]], where it can be used for the production of glucose.&amp;lt;ref name=Ensign/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg HL, Krebs HA | title = Synthesis of cell constituents from C2-units by a modified tricarboxylic acid cycle | journal = Nature | volume = 179 | issue = 4568 | pages = 988–91 | date = May 1957 | pmid = 13430766 | doi = 10.1038/179988a0 | s2cid = 40858130 | bibcode = 1957Natur.179..988K }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Evans|first1=Rhys D.|last2=Heather|first2=Lisa C. | name-list-style = vanc |date=June 2016|title=Metabolic pathways and abnormalities|journal=Surgery (Oxford)|volume=34|issue=6|pages=266–272|doi=10.1016/j.mpsur.2016.03.010|issn=0263-9319|url=https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:84c0a8e7-38e9-4de2-ba19-9f129a07987a}}&amp;lt;/ref&amp;gt; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in vertebrates such as humans the fatty acids in these stores cannot be converted to glucose through gluconeogenesis as these organisms cannot convert acetyl-CoA into pyruvate; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery. As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce ketone bodies from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids. In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the glyoxylate cycle, which bypasses the decarboxylation step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to oxaloacetate, where it can be used for the production of glucose. Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood. &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然脂肪是储存能量的一种常见方式，但在脊椎动物(如人类)体内储存的脂肪酸不能通过葡萄糖异生作用转化为葡萄糖，因为这些生物不能将乙酰辅酶A转化为丙酮酸;植物有必要的酶催化机制，而动物没有。因此，在长期饥饿后，脊椎动物需要从脂肪酸中产生酮体，以取代大脑等不能代谢脂肪酸的组织中的葡萄糖。在其他生物体如植物和细菌中，这个代谢问题是靠乙醛酸循环来解决的。乙醛酸循环绕过三羧酸循环中的脱羧步骤，并将乙酰辅酶a转化为草酰乙酸，在那里它可以用来生产葡萄糖。除了脂肪，葡萄糖也作为一种能量资源储存在大多数组织中，一般会通过它的糖化来维持血液中的葡萄糖水平。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and [[glycan]]s are made by the sequential addition of monosaccharides by [[glycosyltransferase]] from a reactive sugar-phosphate donor such as [[uridine diphosphate glucose]] (UDP-Glc) to an acceptor [[hydroxyl]] group on the growing polysaccharide. As any of the [[hydroxyl]] groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Freeze|first1=Hudson H. | name-list-style = vanc | chapter =Glycosylation Precursors|date=2015|url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK453043/| title = Essentials of Glycobiology|editor-last=Varki|editor-first=Ajit|edition=3rd|place=Cold Spring Harbor (NY)|publisher=Cold Spring Harbor Laboratory Press|pmid=28876856|access-date=2020-07-08|last2=Hart|first2=Gerald W.|last3=Schnaar|first3=Ronald L.|doi=10.1101/glycobiology.3e.005 |doi-broken-date=1 November 2020 |editor2-last=Cummings|editor2-first=Richard D.|editor3-last=Esko|editor3-first=Jeffrey D.|editor4-last=Stanley|editor4-first=Pamela }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called [[oligosaccharyltransferase]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Opdenakker G, Rudd PM, Ponting CP, Dwek RA | title = Concepts and principles of glycobiology | journal = FASEB Journal | volume = 7 | issue = 14 | pages = 1330–7 | date = November 1993 | pmid = 8224606 | doi = 10.1096/fasebj.7.14.8224606 | s2cid = 10388991 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = McConville MJ, Menon AK | title = Recent developments in the cell biology and biochemistry of glycosylphosphatidylinositol lipids (review) | journal = Molecular Membrane Biology | volume = 17 | issue = 1 | pages = 1–16 | year = 2000 | pmid = 10824734 | doi = 10.1080/096876800294443 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and glycans are made by the sequential addition of monosaccharides by glycosyltransferase from a reactive sugar-phosphate donor such as uridine diphosphate glucose (UDP-Glc) to an acceptor hydroxyl group on the growing polysaccharide. As any of the hydroxyl groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures. The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called oligosaccharyltransferases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
多糖和聚糖是在糖基转移酶作用下，将单糖从活性糖-磷酸盐供体（如尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-Glc)）依次加入到生长中的多糖的受体羟基上形成的。由于底物环上的任何羟基都可以作为受体，所以产生的多糖会有直链或支链结构。产生的多糖本身具有结构或代谢功能，还可以通过低聚糖转移酶转移到脂质和蛋白质中。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Fatty acids, isoprenoids and sterol===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸，类异戊二烯和固醇&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Fatty acid synthesis|Steroid metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：脂肪酸合成和类固醇代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Sterol synthesis.svg|thumb|right|upright=1.6|Simplified version of the [[steroid synthesis]] pathway with the intermediates [[isopentenyl pyrophosphate]] (IPP), [[dimethylallyl pyrophosphate]] (DMAPP), [[geranyl pyrophosphate]] (GPP) and [[squalene]] shown. Some intermediates are omitted for clarity.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Simplified version of the [[steroid synthesis pathway with the intermediates isopentenyl pyrophosphate (IPP), dimethylallyl pyrophosphate (DMAPP), geranyl pyrophosphate (GPP) and squalene shown. Some intermediates are omitted for clarity.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
具有中间体异戊烯基焦磷酸酯（IPP），二甲基烯丙基焦磷酸酯（DMAPP），香叶基焦磷酸酯（GPP）和角鲨烯的类固醇合成途径的简化版本。为了清晰起见，省略了一些中间步骤。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by [[fatty acid synthase]]s that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, [[dehydration reaction|dehydrate]] it to an [[alkene]] group and then reduce it again to an [[alkane]] group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Chirala SS, Wakil SJ | title = Structure and function of animal fatty acid synthase | journal = Lipids | volume = 39 | issue = 11 | pages = 1045–53 | date = November 2004 | pmid = 15726818 | doi = 10.1007/s11745-004-1329-9 | s2cid = 4043407 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; while in plant [[plastid]]s and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = White SW, Zheng J, Zhang YM | title = The structural biology of type II fatty acid biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 74 | issue =  | pages = 791–831 | year = 2005 | pmid = 15952903 | doi = 10.1146/annurev.biochem.74.082803.133524 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ohlrogge JB, Jaworski JG | title = Regulation of Fatty Acid Synthesis | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 48 | issue =  | pages = 109–136 | date = June 1997 | pmid = 15012259 | doi = 10.1146/annurev.arplant.48.1.109 | s2cid = 46348092 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by fatty acid synthases that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, dehydrate it to an alkene group and then reduce it again to an alkane group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein, while in plant plastids and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸是由脂肪酸合成酶聚合并还原乙酰辅酶A单元制成的。脂肪酸中的酰基链通过一些反应的循环得以延伸，这些反应包括:添加酰基，将其还原为醇，脱水成烯烃基团，然后再还原为烷烃基团。脂肪酸生物合成的酶可以分为两类：在动物和真菌中，所有脂肪酸合成酶的反应都是由单一的多功能I型蛋白来完成的，而在植物的质体和细菌中，则由单独的II型酶来完成每一步。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Terpene]]s and [[terpenoid|isoprenoids]] are a large class of lipids that include the [[carotenoid]]s and form the largest class of plant [[natural product]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dubey VS, Bhalla R, Luthra R | title = An overview of the non-mevalonate pathway for terpenoid biosynthesis in plants | journal = Journal of Biosciences | volume = 28 | issue = 5 | pages = 637–46 | date = September 2003 | pmid = 14517367 | doi = 10.1007/BF02703339 | url = http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | url-status = dead | s2cid = 27523830 | archive-url = https://web.archive.org/web/20070415213325/http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | df =  | archive-date = 15 April 2007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These compounds are made by the assembly and modification of [[isoprene]] units donated from the reactive precursors [[isopentenyl pyrophosphate]] and [[dimethylallyl pyrophosphate]].&amp;lt;ref name=Kuzuyama&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kuzuyama T, Seto H | title = Diversity of the biosynthesis of the isoprene units | journal = Natural Product Reports | volume = 20 | issue = 2 | pages = 171–83 | date = April 2003 | pmid = 12735695 | doi = 10.1039/b109860h }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the [[mevalonate pathway]] produces these compounds from acetyl-CoA,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Grochowski LL, Xu H, White RH | title = Methanocaldococcus jannaschii uses a modified mevalonate pathway for biosynthesis of isopentenyl diphosphate | journal = Journal of Bacteriology | volume = 188 | issue = 9 | pages = 3192–8 | date = May 2006 | pmid = 16621811 | pmc = 1447442 | doi = 10.1128/JB.188.9.3192-3198.2006 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; while in plants and bacteria the [[non-mevalonate pathway]] uses pyruvate and [[glyceraldehyde 3-phosphate]] as substrates.&amp;lt;ref name=Kuzuyama/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lichtenthaler HK | title = The 1-Deoxy-D-Xylulose-5-Phosphate Pathway of Isoprenoid Biosynthesis in Plants | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 50 | issue =  | pages = 47–65 | date = June 1999 | pmid = 15012203 | doi = 10.1146/annurev.arplant.50.1.47 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; One important reaction that uses these activated isoprene donors is [[steroid biosynthesis|sterol biosynthesis]]. Here, the isoprene units are joined together to make [[squalene]] and then folded up and formed into a set of rings to make [[lanosterol]].&amp;lt;ref name=Schroepfer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schroepfer GJ | title = Sterol biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 50 | issue =  | pages = 585–621 | year = 1981 | pmid = 7023367 | doi = 10.1146/annurev.bi.50.070181.003101 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Lanosterol can then be converted into other sterol such as [[cholesterol]] and [[ergosterol]].&amp;lt;ref name=Schroepfer/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lees ND, Skaggs B, Kirsch DR, Bard M | title = Cloning of the late genes in the ergosterol biosynthetic pathway of Saccharomyces cerevisiae--a review | journal = Lipids | volume = 30 | issue = 3 | pages = 221–6 | date = March 1995 | pmid = 7791529 | doi = 10.1007/BF02537824 | s2cid = 4019443 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Terpenes and isoprenoids are a large class of lipids that include the carotenoids and form the largest class of plant natural products. These compounds are made by the assembly and modification of isoprene units donated from the reactive precursors isopentenyl pyrophosphate and dimethylallyl pyrophosphate. These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the mevalonate pathway produces these compounds from acetyl-CoA, while in plants and bacteria the non-mevalonate pathway uses pyruvate and glyceraldehyde 3-phosphate as substrates. One important reaction that uses these activated isoprene donors is sterol biosynthesis. Here, the isoprene units are joined together to make squalene and then folded up and formed into a set of rings to make lanosterol. Lanosterol can then be converted into other sterol such as cholesterol and ergosterol.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
萜烯和异戊二烯是一大类脂类，包括类胡萝卜素，也是最大的一类植物天然产品。这些化合物是由反应性前体焦磷酸异戊烯酯和焦磷酸二甲基烯丙基酯所提供的异戊二烯单元组装和改性而成。这些前体可以靠不同的途径制造。在动物和古生物中，甲戊二酸途径从乙酰辅酶A产生这些化合物，而在植物和细菌中，非甲戊二酸途径使用丙酮酸和甘油醛3-磷酸作为底物。使用这些活化的异戊二烯供体的一个重要反应是固醇的生物合成。在该反应中，异戊二烯单元连接在一起，制成角鲨烯，然后折叠起来形成一组环，制成羊毛固醇。羊毛固醇随后可转化为其他固醇，如胆固醇和麦角固醇。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Proteins===&lt;br /&gt;
蛋白质类&lt;br /&gt;
{{further|Protein biosynthesis|Amino acid synthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质生物合成和氨基酸合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine [[essential amino acid]]s must be obtained from food.&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt; Some simple [[parasite]]s, such as the bacteria ''[[Mycoplasma pneumoniae]]'', lack all amino acid synthesis and take their amino acids directly from their hosts.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Himmelreich R, Hilbert H, Plagens H, Pirkl E, Li BC, Herrmann R | title = Complete sequence analysis of the genome of the bacterium Mycoplasma pneumoniae | journal = Nucleic Acids Research | volume = 24 | issue = 22 | pages = 4420–49 | date = November 1996 | pmid = 8948633 | pmc = 146264 | doi = 10.1093/nar/24.22.4420 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by [[glutamate]] and [[glutamine]]. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then [[Transaminase|transaminated]] to form an amino acid.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1 = Guyton |first1 = Arthur C. | first2 = John E. | last2 = Hall | name-list-style = vanc |title=Textbook of Medical Physiology |url=https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu |url-access=limited |publisher=Elsevier |year=2006 |location=Philadelphia |pages=[https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu/page/n889 855]–6 |isbn=978-0-7216-0240-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine essential amino acids must be obtained from food. All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by glutamate and glutamine. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then transaminated to form an amino acid.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体合成这20种常见氨基酸的能力各不相同。大多数细菌和植物都能合成这20种氨基酸，但哺乳动物只能合成11种非必需氨基酸，因此必须从食物中获得9种必需氨基酸。所有的氨基酸都是由糖酵解、三羧酸循环或磷酸戊糖途径的中间产物合成的。氮由谷氨酸和谷氨酰胺提供。非关键氨基酸的合成取决于适当的α-酮酸的形成，它可以转氨基形成氨基酸。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of [[peptide bond]]s. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its [[primary structure]]. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a [[transfer RNA]] molecule through an [[ester]] bond. This [[aminoacyl-tRNA]] precursor is produced in an [[Adenosine triphosphate|ATP]]-dependent reaction carried out by an [[aminoacyl tRNA synthetase]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ibba M, Söll D | title = The renaissance of aminoacyl-tRNA synthesis | journal = EMBO Reports | volume = 2 | issue = 5 | pages = 382–7 | date = May 2001 | pmid = 11375928 | pmc = 1083889 | doi = 10.1093/embo-reports/kve095 | url = http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid={A158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0} | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20110501181419/http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid=%7BA158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0%7D | df =  | archive-date = 1 May 2011 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the [[ribosome]], which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a [[messenger RNA]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lengyel P, Söll D | title = Mechanism of protein biosynthesis | journal = Bacteriological Reviews | volume = 33 | issue = 2 | pages = 264–301 | date = June 1969 | pmid = 4896351 | pmc = 378322 | doi = 10.1128/MMBR.33.2.264-301.1969 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of peptide bonds. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its primary structure. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a transfer RNA molecule through an ester bond. This aminoacyl-tRNA precursor is produced in an ATP-dependent reaction carried out by an aminoacyl tRNA synthetase. This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the ribosome, which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a messenger RNA.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸通过肽键链连接成蛋白质。每种不同的蛋白质都有一个独特的氨基酸残基序列：这就是它的主要结构。就像字母表的字母可以组合成无穷无尽的各种单词一样，氨基酸也能以不同的序列连接起来，形成种类繁多的蛋白质。蛋白质是由氨基酸制成的，这些氨基酸通过酯键附着在转运RNA(tRNA)分子上而被激活。氨基酰tRNA前体是在靠氨基酰tRNA合成酶进行的ATP依赖性反应中产生的。然后，这种氨基酰tRNA成为核糖体的底物，核糖体利用信使RNA中的序列信息将氨基酸连接到伸长的蛋白质链上。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Nucleotide synthesis and salvage===&lt;br /&gt;
核苷酸的合成和补救途径&lt;br /&gt;
{{further|Nucleotide salvage|Pyrimidine biosynthesis|Purine#Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：核苷酸补救途径，嘧啶的生物合成和嘌呤§代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and [[formic acid]] in pathways that require large amounts of metabolic energy.&amp;lt;ref name=Rudolph&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rudolph FB | title = The biochemistry and physiology of nucleotides | journal = The Journal of Nutrition | volume = 124 | issue = 1 Suppl | pages = 124S–127S | date = January 1994 | pmid = 8283301 | doi = 10.1093/jn/124.suppl_1.124S }} {{cite journal | vauthors = Zrenner R, Stitt M, Sonnewald U, Boldt R | title = Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants | journal = Annual Review of Plant Biology | volume = 57 | issue =  | pages = 805–36 | year = 2006 | pmid = 16669783 | doi = 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides.&amp;lt;ref name=Rudolph/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Stasolla C, Katahira R, Thorpe TA, Ashihara H | title = Purine and pyrimidine nucleotide metabolism in higher plants | journal = Journal of Plant Physiology | volume = 160 | issue = 11 | pages = 1271–95 | date = November 2003 | pmid = 14658380 | doi = 10.1078/0176-1617-01169 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; [[Purine]]s are synthesized as [[nucleoside]]s (bases attached to [[ribose]]).&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid 22531138&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies O, Mendes P, Smallbone K, Malys N | title = Characterisation of multiple substrate-specific (d)ITP/(d)XTPase and modelling of deaminated purine nucleotide metabolism | journal = BMB Reports | volume = 45 | issue = 4 | pages = 259–64 | date = April 2012 | pmid = 22531138 | doi = 10.5483/BMBRep.2012.45.4.259 | url = http://wrap.warwick.ac.uk/49510/1/WRAP_Malys_%5B45-4%5D1204261917_%28259-264%29BMB_11-169.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Both [[adenine]] and [[guanine]] are made from the precursor nucleoside [[inosine]] monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids [[glycine]], [[glutamine]], and [[aspartic acid]], as well as [[formate]] transferred from the [[coenzyme]] [[folic acid|tetrahydrofolate]]. [[Pyrimidine]]s, on the other hand, are synthesized from the base [[Pyrimidinecarboxylic acid|orotate]], which is formed from glutamine and aspartate.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith JL | title = Enzymes of nucleotide synthesis | journal = Current Opinion in Structural Biology | volume = 5 | issue = 6 | pages = 752–7 | date = December 1995 | pmid = 8749362 | doi = 10.1016/0959-440X(95)80007-7 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and formic acid in pathways that require large amounts of metabolic energy. Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides. Purines are synthesized as nucleosides (bases attached to ribose). Both adenine and guanine are made from the precursor nucleoside inosine monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids glycine, glutamine, and aspartic acid, as well as formate transferred from the coenzyme tetrahydrofolate. Pyrimidines, on the other hand, are synthesized from the base orotate, which is formed from glutamine and aspartate.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸由氨基酸、二氧化碳和甲酸在需要大量代谢能量的途径中生成。因此，大多数生物体都有有效的系统来挽救预先形成的核苷酸。嘌呤以核苷的形式合成(碱基附着在核糖上)。腺嘌呤和鸟嘌呤都是由一磷酸核苷肌苷前体合成的，而前体是由甘氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸的原子合成的，从辅酶四氢叶酸转移来的甲酸酯也是如此。另一方面，嘧啶是由磷酸基合成的，而磷酸基是由谷氨酰胺和天门冬氨酸形成的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Xenobiotics and redox metabolism==【Fernando标记】&lt;br /&gt;
异种生物学和氧化还原代谢&lt;br /&gt;
{{further|Xenobiotic metabolism|Drug metabolism|Alcohol metabolism|Antioxidant}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：异生物质代谢，药物代谢，酒精代谢和抗氧化剂&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called [[xenobiotic]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Testa B, Krämer SD | title = The biochemistry of drug metabolism--an introduction: part 1. Principles and overview | journal = Chemistry &amp;amp; Biodiversity | volume = 3 | issue = 10 | pages = 1053–101 | date = October 2006 | pmid = 17193224 | doi = 10.1002/cbdv.200690111 | s2cid = 28872968 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Xenobiotics such as [[drug|synthetic drugs]], [[poison|natural poisons]] and [[antibiotic]]s are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include [[cytochrome P450|cytochrome P450 oxidases]],&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Danielson PB | title = The cytochrome P450 superfamily: biochemistry, evolution and drug metabolism in humans | journal = Current Drug Metabolism | volume = 3 | issue = 6 | pages = 561–97 | date = December 2002 | pmid = 12369887 | doi = 10.2174/1389200023337054 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; [[Glucuronosyltransferase|UDP-glucuronosyltransferases]],&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = King CD, Rios GR, Green MD, Tephly TR | title = UDP-glucuronosyltransferases | journal = Current Drug Metabolism | volume = 1 | issue = 2 | pages = 143–61 | date = September 2000 | pmid = 11465080 | doi = 10.2174/1389200003339171 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; and [[glutathione S-transferase|glutathione ''S''-transferases]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sheehan D, Meade G, Foley VM, Dowd CA | title = Structure, function and evolution of glutathione transferases: implications for classification of non-mammalian members of an ancient enzyme superfamily | journal = The Biochemical Journal | volume = 360 | issue = Pt 1 | pages = 1–16 | date = November 2001 | pmid = 11695986 | pmc = 1222196 | doi = 10.1042/0264-6021:3600001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In [[ecology]], these reactions are particularly important in microbial [[biodegradation]] of pollutants and the [[bioremediation]] of contaminated land and oil spills.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Galvão TC, Mohn WW, de Lorenzo V | title = Exploring the microbial biodegradation and biotransformation gene pool | journal = Trends in Biotechnology | volume = 23 | issue = 10 | pages = 497–506 | date = October 2005 | pmid = 16125262 | doi = 10.1016/j.tibtech.2005.08.002 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even [[persistent organic pollutant]]s such as [[organochloride]] compounds.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Janssen DB, Dinkla IJ, Poelarends GJ, Terpstra P | title = Bacterial degradation of xenobiotic compounds: evolution and distribution of novel enzyme activities | journal = Environmental Microbiology | volume = 7 | issue = 12 | pages = 1868–82 | date = December 2005 | pmid = 16309386 | doi = 10.1111/j.1462-2920.2005.00966.x | url = https://pure.rug.nl/ws/files/3623678/2005EnvironMicrobiolJanssen.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called xenobiotics. Xenobiotics such as synthetic drugs, natural poisons and antibiotics are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include cytochrome P450 oxidases, UDP-glucuronosyltransferases, and glutathione S-transferases. This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In ecology, these reactions are particularly important in microbial biodegradation of pollutants and the bioremediation of contaminated land and oil spills. Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even persistent organic pollutants such as organochloride compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的生物都不断地接触到它们不能进食的化合物，如果它们在细胞中积累这些化合物就会被伤害，因为它们没有新陈代谢功能。这些具有潜在破坏性的化合物被称为异生物质。合成药物、天然毒物和抗生素等异生物质是通过一系列异生物质代谢酶来解毒的。在人体中，这些酶包括细胞色素 P450氧化酶、UDP-葡萄糖醛酸转移酶和谷胱甘肽 s- 转移酶。这套酶系统的作用分为三个阶段，首先氧化异生物质(第一阶段) ，然后将水溶性基团共轭到分子上(第二阶段)。经过降解的水溶性异生物质随后会从细胞中泵出，对多细胞生物来说，还会在排出之前进一步代谢(第三阶段)。在生态学中，这些反应在微生物对污染物的生物降解以及污染土地和溢油的生物修复中尤为重要。这些微生物反应中有许多是与多细胞生物相同的，但是由于微生物种类的惊人多样性，这些微生物能够处理比多细胞生物更广泛的异生物质，甚至能够降解有机氯化合物等持久性有机污染物。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for [[aerobic organism]]s is [[oxidative stress]].&amp;lt;ref name=Davies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies KJ | title = Oxidative stress: the paradox of aerobic life | journal = Biochemical Society Symposium | volume = 61 | issue =  | pages = 1–31 | year = 1995 | pmid = 8660387 | doi = 10.1042/bss0610001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Here, processes including [[oxidative phosphorylation]] and the formation of [[disulfide bond]]s during [[protein folding]] produce [[reactive oxygen species]] such as [[hydrogen peroxide]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tu BP, Weissman JS | title = Oxidative protein folding in eukaryotes: mechanisms and consequences | journal = The Journal of Cell Biology | volume = 164 | issue = 3 | pages = 341–6 | date = February 2004 | pmid = 14757749 | pmc = 2172237 | doi = 10.1083/jcb.200311055 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These damaging oxidants are removed by [[antioxidant]] metabolites such as [[glutathione]] and enzymes such as [[catalase]]s and [[peroxidase]]s.&amp;lt;ref name=Sies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sies H | title = Oxidative stress: oxidants and antioxidants | journal = Experimental Physiology | volume = 82 | issue = 2 | pages = 291–5 | date = March 1997 | pmid = 9129943 | doi = 10.1113/expphysiol.1997.sp004024 | s2cid = 20240552 | url = http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | access-date = 9 March 2007 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20090325001126/http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | archive-date = 25 March 2009 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Vertuani&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vertuani S, Angusti A, Manfredini S | title = The antioxidants and pro-antioxidants network: an overview | journal = Current Pharmaceutical Design | volume = 10 | issue = 14 | pages = 1677–94 | year = 2004 | pmid = 15134565 | doi = 10.2174/1381612043384655 | s2cid = 43713549 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for aerobic organisms is oxidative stress. Here, processes including oxidative phosphorylation and the formation of disulfide bonds during protein folding produce reactive oxygen species such as hydrogen peroxide. These damaging oxidants are removed by antioxidant metabolites such as glutathione and enzymes such as catalases and peroxidases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于好氧生物来说，一个相关的问题是氧化应激。这个过程包括氧化磷酸化和蛋白质折叠时二硫键的形成，它产生了活性氧类（如过氧化氢）。这些破坏性的氧化剂被抗氧化代谢物（如谷胱甘肽和酶）和酶（如过氧化氢酶和过氧化物酶）去除。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Thermodynamics of living organisms==&lt;br /&gt;
生命有机体的热力学&lt;br /&gt;
{{further|Biological thermodynamics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物热力学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the [[laws of thermodynamics]], which describe the transfer of heat and [[work (thermodynamics)|work]]. The [[second law of thermodynamics]] states that in any [[closed system]], the amount of [[entropy]] (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are [[open system (systems theory)|open systems]] that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in [[Thermodynamic equilibrium|equilibrium]], but instead are [[dissipative system]]s that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = von Stockar U, Liu J | title = Does microbial life always feed on negative entropy? Thermodynamic analysis of microbial growth | journal = Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics | volume = 1412 | issue = 3 | pages = 191–211 | date = August 1999 | pmid = 10482783 | doi = 10.1016/S0005-2728(99)00065-1 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The metabolism of a cell achieves this by coupling the [[spontaneous process]]es of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In [[non-equilibrium thermodynamics|thermodynamic]] terms, metabolism maintains order by creating disorder.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Demirel Y, Sandler SI | title = Thermodynamics and bioenergetics | journal = Biophysical Chemistry | volume = 97 | issue = 2–3 | pages = 87–111 | date = June 2002 | pmid = 12050002 | doi = 10.1016/S0301-4622(02)00069-8 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1006&amp;amp;context=chemengthermalmech }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the laws of thermodynamics, which describe the transfer of heat and work. The second law of thermodynamics states that in any closed system, the amount of entropy (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are open systems that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in equilibrium, but instead are dissipative systems that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments. The metabolism of a cell achieves this by coupling the spontaneous processes of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In thermodynamic terms, metabolism maintains order by creating disorder.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生命有机体一定会遵守热力学定律，该定律描述了热量和功的传递。热力学第二定律指出，在任何封闭系统中，熵的总量（混乱度）不会减少。尽管生物体惊人的复杂性似乎与这一定律相矛盾，但生命是可能的，因为它们是与环境交换物质和能量的开放系统。也就是说，生命系统并不处于平衡状态，而是耗散系统，它通过大量增加环境熵来维持其高度复杂的状态。细胞的新陈代谢通过将分解代谢的自发过程和合成代谢的非自发过程进行耦合来实现这一点。从热力学的角度来看，新陈代谢通过制造混乱来维持秩序。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Regulation and control==&lt;br /&gt;
调控&lt;br /&gt;
{{further|Metabolic pathway|Metabolic control analysis|Hormone|Regulatory enzymes|Cell signaling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：代谢途径，代谢控制分析，激素，调节酶和细胞信号转导&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely [[Control theory|regulated]] to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called [[homeostasis]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Albert R | title = Scale-free networks in cell biology | journal = Journal of Cell Science | volume = 118 | issue = Pt 21 | pages = 4947–57 | date = November 2005 | pmid = 16254242 | doi = 10.1242/jcs.02714 | arxiv = q-bio/0510054 | s2cid = 3001195 | bibcode = 2005q.bio....10054A }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brand MD | title = Regulation analysis of energy metabolism | journal = The Journal of Experimental Biology | volume = 200 | issue = Pt 2 | pages = 193–202 | date = January 1997 | pmid = 9050227 | url = http://jeb.biologists.org/cgi/reprint/200/2/193 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Soyer OS, Salathé M, Bonhoeffer S | title = Signal transduction networks: topology, response and biochemical processes | journal = Journal of Theoretical Biology | volume = 238 | issue = 2 | pages = 416–25 | date = January 2006 | pmid = 16045939 | doi = 10.1016/j.jtbi.2005.05.030 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the ''regulation'' of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the ''control'' exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the [[flux]] through the pathway).&amp;lt;ref name=Salter&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Salter M, Knowles RG, Pogson CI | title = Metabolic control | journal = Essays in Biochemistry | volume = 28 | issue =  | pages = 1–12 | year = 1994 | pmid = 7925313 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; For example, an enzyme may show large changes in activity (''i.e.'' it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Westerhoff HV, Groen AK, Wanders RJ | title = Modern theories of metabolic control and their applications (review) | journal = Bioscience Reports | volume = 4 | issue = 1 | pages = 1–22 | date = January 1984 | pmid = 6365197 | doi = 10.1007/BF01120819 | s2cid = 27791605 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely regulated to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called homeostasis. Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments. Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the regulation of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the control exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the flux through the pathway). For example, an enzyme may show large changes in activity (i.e. it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
由于大多数生物体的环境是不断变化的，因此它们必须对新陈代谢的反应进行精细的调节，以维持细胞内一系列恒定的条件，这种条件称为稳态。代谢调节也使生物体能够对信号作出反应，并与环境积极互动。有两个密切相关的概念对于理解“代谢途径是如何被控制的”十分重要。首先，途径中酶的调节是指其活性如何响应信号从而增加和减少。其次，这种酶所施加的控制是指它的活性变化对通路的总体速率（通过通路的通量）的影响。例如，一种酶可能表现出很大的活性变化(即它是高度受控的)，但如果这些变化对某一代谢途径的通量影响不大，那么这种酶就不参与该途径的控制。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Insulin glucose metabolism ZP.svg|thumb|right|upright=1.35|'''Effect of insulin on glucose uptake and metabolism.''' Insulin binds to its receptor (1), which in turn starts many protein activation cascades (2). These include: translocation of Glut-4 transporter to the [[plasma membrane]] and influx of glucose (3), [[glycogen]] synthesis (4), [[glycolysis]] (5) and [[fatty acid]] synthesis (6).]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Effect of insulin on glucose uptake and metabolism. Insulin binds to its receptor (1), which in turn starts many protein activation cascades (2). These include: translocation of Glut-4 transporter to the [[plasma membrane and influx of glucose (3), glycogen synthesis (4), glycolysis (5) and fatty acid synthesis (6).]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
胰岛素对葡萄糖摄取和代谢的影响。胰岛素与其受体（1）结合，继而启动许多蛋白质激活级联反应（2）。其中包括：Glut-4转运蛋白向质膜的转运和葡萄糖的流入（3），糖原合成（4），糖酵解（5）和脂肪酸合成（6）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the [[flux]] through the pathway to compensate.&amp;lt;ref name=Salter/&amp;gt; This type of regulation often involves [[allosteric regulation]] of the activities of multiple enzymes in the pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fell DA, Thomas S | title = Physiological control of metabolic flux: the requirement for multisite modulation | journal = The Biochemical Journal | volume = 311 ( Pt 1) | issue = Pt 1 | pages = 35–9 | date = October 1995 | pmid = 7575476 | pmc = 1136115 | doi = 10.1042/bj3110035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as [[hormone]]s and [[growth factor]]s and are detected by specific [[receptor (biochemistry)|receptors]] on the cell surface.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hendrickson WA | title = Transduction of biochemical signals across cell membranes | journal = Quarterly Reviews of Biophysics | volume = 38 | issue = 4 | pages = 321–30 | date = November 2005 | pmid = 16600054 | doi = 10.1017/S0033583506004136 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These signals are then transmitted inside the cell by [[second messenger system]]s that often involved the [[phosphorylation]] of proteins.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cohen P | title = The regulation of protein function by multisite phosphorylation--a 25 year update | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 25 | issue = 12 | pages = 596–601 | date = December 2000 | pmid = 11116185 | doi = 10.1016/S0968-0004(00)01712-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the flux through the pathway to compensate. Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as hormones and growth factors and are detected by specific receptors on the cell surface. These signals are then transmitted inside the cell by second messenger systems that often involved the phosphorylation of proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢调节有多个层次。在内在调节中，代谢途径自我调节，以应对底物或产物数量的变化；例如，产物数量的减少可以增加通过该途径的通量以进行补偿。外在控制是指多细胞生物体中的一个细胞根据来自其他细胞的信号改变其代谢。这些信号通常以水溶性信使的形式出现（如激素和生长因子），并被细胞表面的特定受体检测到。然后，这些信号通过第二信使系统在细胞内传递，该系统通常涉及蛋白质的磷酸化。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone [[insulin]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lienhard GE, Slot JW, James DE, Mueckler MM | title = How cells absorb glucose | journal = Scientific American | volume = 266 | issue = 1 | pages = 86–91 | date = January 1992 | pmid = 1734513 | doi = 10.1038/scientificamerican0192-86 | bibcode = 1992SciAm.266a..86L }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Insulin is produced in response to rises in [[blood sugar|blood glucose levels]]. Binding of the hormone to [[insulin receptor]]s on cells then activates a cascade of [[protein kinase]]s that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and [[glycogen]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Roach PJ | title = Glycogen and its metabolism | journal = Current Molecular Medicine | volume = 2 | issue = 2 | pages = 101–20 | date = March 2002 | pmid = 11949930 | doi = 10.2174/1566524024605761 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The metabolism of glycogen is controlled by activity of [[phosphorylase]], the enzyme that breaks down glycogen, and [[glycogen synthase]], the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating [[phosphatase|protein phosphatases]] and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Newgard CB, Brady MJ, O'Doherty RM, Saltiel AR | title = Organizing glucose disposal: emerging roles of the glycogen targeting subunits of protein phosphatase-1 | journal = Diabetes | volume = 49 | issue = 12 | pages = 1967–77 | date = December 2000 | pmid = 11117996 | doi = 10.2337/diabetes.49.12.1967 | url = http://diabetes.diabetesjournals.org/cgi/reprint/49/12/1967.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone insulin. Insulin is produced in response to rises in blood glucose levels. Binding of the hormone to insulin receptors on cells then activates a cascade of protein kinases that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and glycogen. The metabolism of glycogen is controlled by activity of phosphorylase, the enzyme that breaks down glycogen, and glycogen synthase, the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating protein phosphatases and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一个非常好理解的外在控制的例子是激素胰岛素对葡萄糖代谢的调节。胰岛素是在血糖升高时产生的。胰岛素与细胞上的胰岛素受体结合，然后激活一连串的蛋白激酶，使细胞吸收葡萄糖，并将其转化为储存分子（如脂肪酸和糖原）。糖原的新陈代谢受到分解糖原的磷酸化酶和制造糖原的糖原合成酶的活性控制。这些酶的调节方式是相互的，磷酸化作用抑制糖原合成酶，但激活磷酸化酶。胰岛素通过激活蛋白磷酸酶使这些酶的磷酸化程度降低，从而触发糖原合成。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Evolution==&lt;br /&gt;
演化&lt;br /&gt;
{{further|Molecular evolution|Phylogenetics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：分子进化与系统发育&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Tree of life int.svg|thumb|right|upright=1.8|[[Phylogenetic tree|Evolutionary tree]] showing the common ancestry of organisms from all three [[Domain (biology)|domains]] of life. [[Bacteria]] are colored blue, [[eukaryote]]s red, and [[archaea]] green. Relative positions of some of the [[phylum|phyla]] included are shown around the tree.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Evolutionary tree showing the common ancestry of organisms from all three domains of life. Bacteria are colored blue, eukaryotes red, and archaea green. Relative positions of some of the phyla included are shown around the tree.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
演化树显示了来自全部三个生命领域的生物体的共同祖先。细菌呈蓝色，真核生物呈红色，古菌呈绿色。树木周围显示了一些门的相对位置。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all [[Three-domain system|three domains]] of living things and were present in the [[last universal common ancestor]].&amp;lt;ref name=SmithE/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Romano AH, Conway T | title = Evolution of carbohydrate metabolic pathways | journal = Research in Microbiology | volume = 147 | issue = 6–7 | pages = 448–55 | year = 1996 | pmid = 9084754 | doi = 10.1016/0923-2508(96)83998-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This universal ancestral cell was [[prokaryote|prokaryotic]] and probably a [[methanogen]] that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |author=Koch A |title=How did bacteria come to be? |journal=Adv Microb Physiol |volume=40 |pages=353–99 |year=1998 |pmid=9889982 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60135-6 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027740-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ouzounis C, Kyrpides N | title = The emergence of major cellular processes in evolution | journal = FEBS Letters | volume = 390 | issue = 2 | pages = 119–23 | date = July 1996 | pmid = 8706840 | doi = 10.1016/0014-5793(96)00631-X | s2cid = 39128865 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The retention of these ancient pathways during later [[evolution]] may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps.&amp;lt;ref name=Ebenhoh/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante/&amp;gt; The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of [[purine]] nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient [[RNA world hypothesis|RNA world]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Caetano-Anollés G, Kim HS, Mittenthal JE | title = The origin of modern metabolic networks inferred from phylogenomic analysis of protein architecture | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 22 | pages = 9358–63 | date = May 2007 | pmid = 17517598 | pmc = 1890499 | doi = 10.1073/pnas.0701214104 | bibcode = 2007PNAS..104.9358C }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all three domains of living things and were present in the last universal common ancestor.This universal ancestral cell was prokaryotic and probably a methanogen that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism.The retention of these ancient pathways during later evolution may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps.The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of purine nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient RNA world.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
上述代谢的主要途径，如糖酵解和柠檬酸循环，存在于生物的全部三个领域中，并存在于最后的普遍共同祖先中。这种普遍的祖先细胞是原核生物，也许是一种具有广泛的氨基酸、核苷酸、碳水化合物和脂质代谢的产烷菌。在后来的进化过程中，这些古老的途径之所以得以保留，可能是因为这些反应为它们特定的代谢问题提供了最佳解决方案，这些途径（如糖酵解和三羧酸循环）以最少的步骤高效地产生它们的最终产物。最初的基于酶的代谢途径可能是嘌呤核苷酸代谢的一部分，而之前的代谢途径是远古RNA界的一部分。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schmidt S, Sunyaev S, Bork P, Dandekar T | title = Metabolites: a helping hand for pathway evolution? | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 28 | issue = 6 | pages = 336–41 | date = June 2003 | pmid = 12826406 | doi = 10.1016/S0968-0004(03)00114-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Light S, Kraulis P | title = Network analysis of metabolic enzyme evolution in Escherichia coli | journal = BMC Bioinformatics | volume = 5 | pages = 15 | date = February 2004 | pmid = 15113413 | pmc = 394313 | doi = 10.1186/1471-2105-5-15 }} {{cite journal | vauthors = Alves R, Chaleil RA, Sternberg MJ | title = Evolution of enzymes in metabolism: a network perspective | journal = Journal of Molecular Biology | volume = 320 | issue = 4 | pages = 751–70 | date = July 2002 | pmid = 12095253 | doi = 10.1016/S0022-2836(02)00546-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the [[MANET database]])&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kim HS, Mittenthal JE, Caetano-Anollés G | title = MANET: tracing evolution of protein architecture in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 351 | date = July 2006 | pmid = 16854231 | pmc = 1559654 | doi = 10.1186/1471-2105-7-351 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Teichmann SA, Rison SC, Thornton JM, Riley M, Gough J, Chothia C | title = Small-molecule metabolism: an enzyme mosaic | journal = Trends in Biotechnology | volume = 19 | issue = 12 | pages = 482–6 | date = December 2001 | pmid = 11711174 | doi = 10.1016/S0167-7799(01)01813-3 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Spirin V, Gelfand MS, Mironov AA, Mirny LA | title = A metabolic network in the evolutionary context: multiscale structure and modularity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 103 | issue = 23 | pages = 8774–9 | date = June 2006 | pmid = 16731630 | pmc = 1482654 | doi = 10.1073/pnas.0510258103 | bibcode = 2006PNAS..103.8774S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway. The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway. An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the MANET database) These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic. A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人们提出了许多模型来描述新代谢途径的演变机制。其中包括将新的酶顺序添加到一个短的祖传途径，整个途径的复制和分化，吸纳原有的酶或者把这些机制组装成新的反应途径。这些机制的相对重要性尚不清楚，但基因组研究表明，一条途径中的酶很可能有共同的祖先，这意味着许多途径是逐步进化而来的，途径中预先存在的步骤创造出了新的功能。另一种模型来自于追踪代谢网络中蛋白质结构演化的研究，它指出酶被普遍利用，生物体借用酶在不同的代谢途径中执行相似的功能(在 MANET 数据库中显而易见)。这些征用过程导致了进化酶的嵌合。第三种可能性是，新陈代谢的某些部分可能作为“模块”存在，可以在不同的途径中重复使用，并对不同的分子执行类似的功能。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some [[parasite]]s metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the [[host (biology)|host]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lawrence JG | title = Common themes in the genome strategies of pathogens | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 584–8 | date = December 2005 | pmid = 16188434 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.007 }} {{cite journal | vauthors = Wernegreen JJ | title = For better or worse: genomic consequences of intracellular mutualism and parasitism | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 572–83 | date = December 2005 | pmid = 16230003 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.013 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Similar reduced metabolic capabilities are seen in [[endosymbiont|endosymbiotic]] organisms.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pál C, Papp B, Lercher MJ, Csermely P, Oliver SG, Hurst LD | title = Chance and necessity in the evolution of minimal metabolic networks | journal = Nature | volume = 440 | issue = 7084 | pages = 667–70 | date = March 2006 | pmid = 16572170 | doi = 10.1038/nature04568 | s2cid = 4424895 | bibcode = 2006Natur.440..667P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some parasites metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the host. Similar reduced metabolic capabilities are seen in endosymbiotic organisms.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
除了新的代谢途径的进化，演化也会导致代谢功能的丧失。例如，在某些寄生物中，一些并非生存必需的代谢过程丢失了，而预先形成的氨基酸、核苷酸和碳水化合物可能会从寄主那里被清除。在内共生生物体中也可以看到类似的代谢能力下降。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Investigation and manipulation==&lt;br /&gt;
调查和操纵&lt;br /&gt;
{{further|Protein methods|Proteomics|Metabolomics|Metabolic network modelling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质方法，蛋白质组学，代谢组学和代谢网络建模&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:A thaliana metabolic network.png|thumb|upright=1.35|right|[[Metabolic network]] of the ''[[Arabidopsis thaliana]]'' [[citric acid cycle]]. [[Enzyme]]s and [[metabolite]]s are shown as red squares and the interactions between them as black lines.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Metabolic network of the Arabidopsis thaliana citric acid cycle. Enzymes and metabolites are shown as red squares and the interactions between them as black lines.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[拟南芥三羧酸循环的代谢网络。酶和代谢物显示为红色方块，它们之间的相互作用显示为黑线。]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a [[reductionism|reductionist]] approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of [[radioactive tracer]]s at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rennie MJ | title = An introduction to the use of tracers in nutrition and metabolism | journal = The Proceedings of the Nutrition Society | volume = 58 | issue = 4 | pages = 935–44 | date = November 1999 | pmid = 10817161 | doi = 10.1017/S002966519900124X | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be [[protein purification|purified]] and their [[enzyme kinetics|kinetics]] and responses to [[enzyme inhibitor|inhibitors]] investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the [[metabolome]]. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways, but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Phair RD | title = Development of kinetic models in the nonlinear world of molecular cell biology | journal = Metabolism | volume = 46 | issue = 12 | pages = 1489–95 | date = December 1997 | pmid = 9439549 | doi = 10.1016/S0026-0495(97)90154-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a reductionist approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of radioactive tracers at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products. The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be purified and their kinetics and responses to inhibitors investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the metabolome. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways,  but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
传统上，新陈代谢的研究采用还原法，侧重于单一的新陈代谢途径。特别有价值的是在整个有机体、组织和细胞水平上使用放射性示踪剂，通过追踪携带放射性标记的中间物和产品来获知从前体到最终产品的路径。然后可以纯化催化这些化学反应的酶，并研究其动力学和对抑制剂的反应。一个并行的方法是识别细胞或组织中的小分子；这些分子的完整集合被称为代谢组。总的来说，这些研究可以很好地了解简单代谢途径的结构和功能，但当应用于更复杂的系统（如一个完整细胞的代谢时），这些研究是不够的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the [[metabolic network]]s in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sterck L, Rombauts S, Vandepoele K, Rouzé P, Van de Peer Y | title = How many genes are there in plants (... and why are they there)? | journal = Current Opinion in Plant Biology | volume = 10 | issue = 2 | pages = 199–203 | date = April 2007 | pmid = 17289424 | doi = 10.1016/j.pbi.2007.01.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more [[Holism|holistic]] mathematical models that may explain and predict their behavior.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Borodina I, Nielsen J | title = From genomes to in silico cells via metabolic networks | journal = Current Opinion in Biotechnology | volume = 16 | issue = 3 | pages = 350–5 | date = June 2005 | pmid = 15961036 | doi = 10.1016/j.copbio.2005.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on [[gene expression]] from [[proteomics|proteomic]] and [[DNA microarray]] studies.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gianchandani EP, Brautigan DL, Papin JA | title = Systems analyses characterize integrated functions of biochemical networks | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 31 | issue = 5 | pages = 284–91 | date = May 2006 | pmid = 16616498 | doi = 10.1016/j.tibs.2006.03.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Duarte NC, Becker SA, Jamshidi N, Thiele I, Mo ML, Vo TD, Srivas R, Palsson BØ | display-authors = 6 | title = Global reconstruction of the human metabolic network based on genomic and bibliomic data | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 6 | pages = 1777–82 | date = February 2007 | pmid = 17267599 | pmc = 1794290 | doi = 10.1073/pnas.0610772104 | bibcode = 2007PNAS..104.1777D }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These models are now used in [[Network theory|network analysis]], to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Goh KI, Cusick ME, Valle D, Childs B, Vidal M, Barabási AL | title = The human disease network | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 21 | pages = 8685–90 | date = May 2007 | pmid = 17502601 | pmc = 1885563 | doi = 10.1073/pnas.0701361104 | bibcode = 2007PNAS..104.8685G }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lee DS, Park J, Kay KA, Christakis NA, Oltvai ZN, Barabási AL | title = The implications of human metabolic network topology for disease comorbidity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 105 | issue = 29 | pages = 9880–5 | date = July 2008 | pmid = 18599447 | pmc = 2481357 | doi = 10.1073/pnas.0802208105 | url = http://www.pnas.org/lookup/pmid?view=long&amp;amp;pmid=18599447 | bibcode = 2008PNAS..105.9880L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the metabolic networks in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes. However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more holistic mathematical models that may explain and predict their behavior. These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on gene expression from proteomic and DNA microarray studies. Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research. These models are now used in network analysis, to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细胞中包含数千种不同酶的代谢网络，这种复杂性概念可以在右图中看到，右图显示了43种蛋白质和40种代谢物之间的相互作用: 基因组序列提供了包含26.500个基因的列表。然而，现在能够利用这些基因组数据来重建完整的生化反应网络，并产生更全面的数学模型来解释和预测它们的行为。这些模型在用于整合通过经典方法获得的途径和代谢物数据以及蛋白质组学和DNA微阵列研究的基因表达数据时特别强大。利用这些技术，现在已经产生了一个人类代谢的模型，这将指导未来的药物发现和生化研究。这些模型现在被用于网络分析，将人类疾病划分为具有共同蛋白质或代谢物的群体。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of [[Bow tie (biology)|bow-tie]]&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid15331224&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Csete M, Doyle J | title = Bow ties, metabolism and disease | journal = Trends in Biotechnology | volume = 22 | issue = 9 | pages = 446–50 | date = September 2004 | pmid = 15331224 | pmc =  | doi = 10.1016/j.tibtech.2004.07.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID12874056&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ma HW, Zeng AP | title = The connectivity structure, giant strong component and centrality of metabolic networks | journal = Bioinformatics | volume = 19 | issue = 11 | pages = 1423–30 | date = July 2003 | pmid = 12874056 | doi = 10.1093/bioinformatics/btg177 | citeseerx = 10.1.1.605.8964 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID16916470&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Zhao J, Yu H, Luo JH, Cao ZW, Li YX | title = Hierarchical modularity of nested bow-ties in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 386 | date = August 2006 | pmid = 16916470 | pmc = 1560398 | doi = 10.1186/1471-2105-7-386 | arxiv = q-bio/0605003 | bibcode = 2006q.bio.....5003Z }}&amp;lt;/ref&amp;gt; organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of bow-tie organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细菌代谢网络是蝴蝶结结构的一个突出例子，这种架构能够输入多种营养物质，并利用相对较少的中间通货生产出大量产品和复杂的大分子。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is [[metabolic engineering]]. Here, organisms such as [[yeast]], plants or [[bacteria]] are genetically modified to make them more useful in [[biotechnology]] and aid the production of [[drug]]s such as [[antibiotic]]s or industrial chemicals such as [[1,3-Propanediol|1,3-propanediol]] and [[shikimic acid]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Thykaer J, Nielsen J | title = Metabolic engineering of beta-lactam production | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 1 | pages = 56–69 | date = January 2003 | pmid = 12749845 | doi = 10.1016/S1096-7176(03)00003-X }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = González-Pajuelo M, Meynial-Salles I, Mendes F, Andrade JC, Vasconcelos I, Soucaille P | title = Metabolic engineering of Clostridium acetobutylicum for the industrial production of 1,3-propanediol from glycerol | journal = Metabolic Engineering | volume = 7 | issue = 5–6 | pages = 329–36 | year = 2005 | pmid = 16095939 | doi = 10.1016/j.ymben.2005.06.001 | hdl-access = free | hdl = 10400.14/3388 }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krämer M, Bongaerts J, Bovenberg R, Kremer S, Müller U, Orf S, Wubbolts M, Raeven L | display-authors = 6 | title = Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 4 | pages = 277–83 | date = October 2003 | pmid = 14642355 | doi = 10.1016/j.ymben.2003.09.001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Koffas M, Roberge C, Lee K, Stephanopoulos G | title = Metabolic engineering | journal = Annual Review of Biomedical Engineering | volume = 1 | issue =  | pages = 535–57 | year = 1999 | pmid = 11701499 | doi = 10.1146/annurev.bioeng.1.1.535 | s2cid = 11814282 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is metabolic engineering. Here, organisms such as yeast, plants or bacteria are genetically modified to make them more useful in biotechnology and aid the production of drugs such as antibiotics or industrial chemicals such as 1,3-propanediol and shikimic acid. These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这些信息的一个主要技术应用是代谢工程学。在应用中，酵母、植物或细菌等生物体都可经过基因改造，使它们在生物技术方面更有用处，同时有助于生产抗生素等药物或工业化学品（如1,3- 丙二醇和莽草酸）。这些基因改造通常旨在减少生产产品所使用的能源，提高产量和减少废物的产生。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==History==&lt;br /&gt;
历史&lt;br /&gt;
{{further|History of biochemistry|History of molecular biology}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物化学的历史和分子生物学的历史&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term ''metabolism'' is derived from [[French language|French]] &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or [[Ancient Greek]] μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web|title=metabolism {{!}} Origin and meaning of metabolism by Online Etymology Dictionary|url=https://www.etymonline.com/word/metabolism|access-date=2020-07-23|website=www.etymonline.com|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term metabolism is derived from French &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or Ancient Greek μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢这一术语源于法语“ métabolisme”或古希腊语 μταβoλλ -“Metabole”意为某种改变，它源自意为“去改变”的“ Metaballein”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Aristotle's metabolism.png|thumb|right|upright=1.4|[[Aristotle's biology|Aristotle's metabolism]] as an open flow model]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle's metabolism as an open flow model]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
亚里士多德Aristotle的新陈代谢是一个开放性的流动模型。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Greek philosophy===&lt;br /&gt;
希腊哲学&lt;br /&gt;
[[Aristotle]]'s ''[[The Parts of Animals]]'' sets out enough details of [[Aristotle's biology|his views on metabolism]] for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the [[classical element]] of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author=Leroi, Armand Marie|url=https://archive.org/stream/lagoonhowaristot0000lero?ref=ol#page/402/mode/2up|title=The Lagoon: How Aristotle Invented Science|date=2014|publisher=Bloomsbury|isbn=978-1-4088-3622-4|location=|pages=400–401|authorlink=Armand Marie Leroi}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle's The Parts of Animals sets out enough details of his views on metabolism for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the classical element of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle的《动物的各部分》详细阐述了他关于新陈代谢的观点，以便建立一个开放性的流动模型。他认为，在这个过程的每个阶段，来自食物的物质都会发生转化，释放出的热量成为火的典型元素，残余物质以尿液、胆汁或粪便的形式排出体外。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Islamic medicine===&lt;br /&gt;
伊斯兰医学&lt;br /&gt;
[[Ibn al-Nafis]] described metabolism in his 1260 AD work titled [[Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah]] (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite conference | vauthors = Al-Roubi AS | date = 1982 | title = Ibn Al-Nafis as a philosopher | conference = Symposium on Ibn al-Nafis, Second International Conference on Islamic Medicine | publisher = Islamic Medical Organization | location = Kuwait }} (cf. Ibn al-Nafis As a Philosopher, Encyclopedia of Islamic World [1])&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ibn al-Nafis described metabolism in his 1260 AD work titled Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
伊本·纳菲斯 Ibn al-Nafis 在其公元1260年的著作《 Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah 》(《卡米尔关于先知传记的论述》)中描述了新陈代谢，其中包括以下短语: ”身体及其部分处于持续的溶解和营养状态，因此它们不可避免地要经历永久性的变化。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Application of the scientific method===&lt;br /&gt;
科学方法的应用&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled [[experiment]]s in human metabolism were published by [[Santorio Santorio]] in 1614 in his book ''Ars de statica medicina''.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Eknoyan G | title = Santorio Sanctorius (1561-1636) - founding father of metabolic balance studies | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 226–33 | year = 1999 | pmid = 10213823 | doi = 10.1159/000013455 | s2cid = 32900603 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; He described how he weighed himself before and after eating, [[sleeping|sleep]], working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;[[insensible perspiration]]&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled experiments in human metabolism were published by Santorio Santorio in 1614 in his book Ars de statica medicina. He described how he weighed himself before and after eating, sleep, working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;insensible perspiration&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的科学研究历史跨越了几个世纪，从早期研究中对动物整体的研究，到现代生物化学中对单个代谢反应的研究。 人类新陈代谢的第一个对照实验是由圣托里奥·桑托里奥 Santorio Santorio于1614年在他的著作《静态医学》中发表的。他描述了自己在进食、睡觉、工作、性交、禁食、饮水和排泄前后的体重。他发现他摄入的大部分食物都是通过他所谓的“无知觉的汗液”流失的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:SantoriosMeal.jpg|thumb|right|upright=0.7|[[Santorio Santorio]] in his steelyard balance, from ''Ars de statica medicina'', first published 1614]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Santorio Santorio in his steelyard balance, from Ars de statica medicina, first published 1614]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[ Santorio Santorio 在他的杆秤上，来自静态医学，1614年首次发表&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a [[vitalism|vital force]] was thought to animate living tissue.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|url=https://archive.org/details/historyofscience04willuoft/page/n7/mode/2up|title=Modern Development of the Chemical and Biological Sciences|vauthors=Williams HA|date=1904|publisher=Harper and Brothers|isbn=|series=A History of Science: in Five Volumes|volume=IV|location=New York|pages=184–185|access-date=26 March 2007}}&amp;lt;/ref&amp;gt; In the 19th century, when studying the [[fermentation (food)|fermentation]] of sugar to [[ethanol|alcohol]] by [[yeast]], [[Louis Pasteur]] concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Manchester KL | title = Louis Pasteur (1822-1895)--chance and the prepared mind | journal = Trends in Biotechnology | volume = 13 | issue = 12 | pages = 511–5 | date = December 1995 | pmid = 8595136 | doi = 10.1016/S0167-7799(00)89014-9 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This discovery, along with the publication by [[Friedrich Woehler|Friedrich Wöhler]] in 1828 of a paper on the chemical synthesis of [[urea]],&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kinne-Saffran E, Kinne RK | title = Vitalism and synthesis of urea. From Friedrich Wöhler to Hans A. Krebs | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 290–4 | year = 1999 | pmid = 10213830 | doi = 10.1159/000013463 | s2cid = 71727190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a vital force was thought to animate living tissue. In the 19th century, when studying the fermentation of sugar to alcohol by yeast, Louis Pasteur concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot; This discovery, along with the publication by Friedrich Wöhler in 1828 of a paper on the chemical synthesis of urea, and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在早期的研究中，这些新陈代谢过程的机制还没有确定，人们认为一种生命力量是生命组织的活力。19世纪，路易-巴斯德Louis Pasteur 在研究酵母菌将糖发酵成酒精时，得出结论：发酵是由酵母细胞内的物质催化的，他称之为 &amp;quot;发酵物&amp;quot;。他写道：&amp;quot;酒精发酵是与酵母细胞的生命和组织有关的行为，而与细胞的死亡或腐烂无关&amp;quot;。这一发现连同1828年弗里德里希-沃勒Friedrich Wöhler 发表的一篇关于尿素化学合成的论文，因为是第一个完全由无机前体制备的有机化合物而引人注目。这证明了在细胞中发现的有机化合物和化学反应与化学的任何其他部分在原理上没有什么不同。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of [[enzyme]]s at the beginning of the 20th century by [[Eduard Buchner]] that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of [[biochemistry]].&amp;lt;ref&amp;gt;Eduard Buchner's 1907 [http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1907/buchner-lecture.html Nobel lecture] at http://nobelprize.org Accessed 20 March 2007&amp;lt;/ref&amp;gt; The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was [[Hans Adolf Krebs|Hans Krebs]] who made huge contributions to the study of metabolism.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg H | title = Krebs and his trinity of cycles | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 1 | issue = 3 | pages = 225–8 | date = December 2000 | pmid = 11252898 | doi = 10.1038/35043073 | s2cid = 28092593 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; He discovered the urea cycle and later, working with [[Hans Kornberg]], the citric acid cycle and the glyoxylate cycle.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |vauthors=Krebs HA, Henseleit K |title=Untersuchungen über die Harnstoffbildung im tierkorper |journal=Z. Physiol. Chem. |volume=210 |issue=1–2 |pages=33–66 |year=1932 |doi=10.1515/bchm2.1932.210.1-2.33}}&amp;lt;br/&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krebs HA, Johnson WA | title = Metabolism of ketonic acids in animal tissues | journal = The Biochemical Journal | volume = 31 | issue = 4 | pages = 645–60 | date = April 1937 | pmid = 16746382 | pmc = 1266984 | doi = 10.1042/bj0310645 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg/&amp;gt; Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as [[chromatography]], [[X-ray diffraction]], [[NMR spectroscopy]], [[radioisotopic labelling]], [[electron microscope|electron microscopy]] and [[molecular dynamics]] simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of enzymes at the beginning of the 20th century by Eduard Buchner that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of biochemistry. The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was Hans Krebs who made huge contributions to the study of metabolism. He discovered the urea cycle and later, working with Hans Kornberg, the citric acid cycle and the glyoxylate cycle. Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as chromatography, X-ray diffraction, NMR spectroscopy, radioisotopic labelling, electron microscopy and molecular dynamics simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
爱德华·布赫纳（Eduard Buchner）在20世纪初发现了酶，从而将新陈代谢的化学反应研究与细胞的生物学研究分离开来，这标志着生物化学的开始。整个20世纪早期，生物化学知识的总量迅速增长。汉斯·克雷布斯（Hans Krebs）是这些现代生物化学家中最多产的一位，他对新陈代谢的研究做出了巨大的贡献。他发现了尿素循环，后来又与 汉斯·科恩伯格（Hans Kornberg）合作，发现了三羧酸循环和乙醛酸循环。色谱、x射线衍射、核磁共振光谱、放射性同位素标记、电子显微镜和分子动力学模拟等新技术的发展极大地助力了现代生化研究。这些技术已经能够发现和详细分析细胞中的许多分子和代谢途径。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== See also ==&lt;br /&gt;
另请参见&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Portal|Metabolism}}新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Anthropogenic metabolism}}人类新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Antimetabolite}}抗代谢物&lt;br /&gt;
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* {{anli|Calorimetry}}量热学&lt;br /&gt;
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* {{anli|Isothermal microcalorimetry}}等温微量热法&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Inborn errors of metabolism}}先天性代谢缺陷&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Iron–sulfur world hypothesis}}, Hypothetical scenario for the origin of life, ，a &amp;quot;metabolism first&amp;quot; theory of the [[origin of life]] 铁硫世界假说，生命起源的假想情景，一个&amp;quot;新陈代谢第一 &amp;quot;的生命起源理论&lt;br /&gt;
* {{anli|Metabolic disorder}}代谢紊乱&lt;br /&gt;
* [[Microphysiometry]]微观生理学&lt;br /&gt;
* {{anli|Primary nutritional groups}}主要营养组织&lt;br /&gt;
* {{annotated link|Respirometry}}呼吸测量法&lt;br /&gt;
* {{anli|Stream metabolism}}流代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Sulfur metabolism}}硫代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Specific dynamic action|Thermic effect of food}}食物的热效应&lt;br /&gt;
* {{anli|Urban metabolism}}城市代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Fluid balance|Water metabolism}}水代谢平衡&lt;br /&gt;
* {{anli|Overflow metabolism}}溢出代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Reactome}} Reactome  –生物途径数据库&lt;br /&gt;
* {{anli|KEGG}} 京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== References ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Reflist|30em}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Further reading ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Library resources box&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |onlinebooks=yes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |by=no&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |lcheading=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |label=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Introductory'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Rose S, Mileusnic R | title = The Chemistry of Life. | publisher = Penguin Press Science | date = 1999 | isbn =  0-14-027273-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Schneider EC, Sagan D | title = Into the Cool: Energy Flow, Thermodynamics, and Life. | publisher = University of Chicago Press | date = 2005 | isbn = 0-226-73936-8}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Lane N | title = Oxygen: The Molecule that Made the World. | publisher = Oxford University Press | location= USA | date = 2004 | isbn = 0-19-860783-0 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
General information&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一般资料&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Advanced'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Price N, Stevens L | title = Fundamentals of Enzymology: Cell and Molecular Biology of Catalytic Proteins. | publisher = Oxford University Press | date = 1999 | isbn = 0-19-850229-X }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Berg J, Tymoczko J, Stryer L | title = Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and Company | date = 2002 | isbn = 0-7167-4955-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Cox M, Nelson DL | title = Lehninger Principles of Biochemistry. | publisher = Palgrave Macmillan | date = 2004 | isbn = 0-7167-4339-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Human metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人体新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | author-link1 = Thomas D. Brock | vauthors = Brock TD, Madigan MR, Martinko J, Parker J | title = Brock's Biology of Microorganisms. | publisher = Benjamin Cummings | date = 2002 | isbn = 0-13-066271-2 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Da Silva JJ, Williams RJ | title = The Biological Chemistry of the Elements: The Inorganic Chemistry of Life. | publisher = Clarendon Press | date = 1991 | isbn = 0-19-855598-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Nicholls DG, Ferguson SJ | title = Bioenergetics | publisher = Academic Press Inc. | date = 2002 | isbn = 0-12-518121-3 }}&lt;br /&gt;
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* {{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Databases&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
数据库&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== External links ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wikiversity|Topic:Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{wikibooks}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic pathways&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
代谢途径&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wiktionary}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Commons category}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''General information'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{Britannica|377325|Metabolism (biology)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [https://web.archive.org/web/20050308172226/http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/MB1index.html The Biochemistry of Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sparknotes.com/testprep/books/sat2/biology/ Sparknotes SAT biochemistry] Overview of biochemistry. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Navboxes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{导航框&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sciencegateway.org/resources/biologytext/index.html MIT Biology Hypertextbook] Undergraduate-level guide to molecular biology.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|title = Articles related to Metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title = 与新陈代谢有关的文章&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2012年10月11日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Human metabolism'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://library.med.utah.edu/NetBiochem/titles.htm Topics in Medical Biochemistry] Guide to human metabolic pathways. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://themedicalbiochemistrypage.org/ THE Medical Biochemistry Page] Comprehensive resource on human metabolism.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Databases'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.expasy.org/cgi-bin/show_thumbnails.pl Flow Chart of Metabolic Pathways] at [[ExPASy]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.iubmb-nicholson.org/pdf/MetabolicPathways_6_17_04_.pdf IUBMB-Nicholson Metabolic Pathways Chart]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://bioinformatics.charite.de/supercyp/ SuperCYP: Database for Drug-Cytochrome-Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolic pathways'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map01100.html Metabolism reference Pathway]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/*/helios.bto.ed.ac.uk/bto/microbes/nitrogen.htm |date=* |title=The Nitrogen cycle and Nitrogen fixation }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{featured article}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Navboxes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|title = Articles related to Metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{MetabolismMap}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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 {{metabolism}}&lt;br /&gt;
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 {{Glycolysis enzymes}} &lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
 {{Glycolipid/sphingolipid metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Category:Underwater diving physiology&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
类别: 水下潜水生理学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
[[Category:待整理页面]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>Fernando</name></author>
	</entry>
	<entry>
		<id>https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=24946</id>
		<title>新陈代谢</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki.swarma.org/index.php?title=%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2&amp;diff=24946"/>
		<updated>2021-07-30T15:30:16Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Fernando：&lt;/p&gt;
&lt;hr /&gt;
&lt;div&gt;此词条由Solitude初步翻译。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{short description|The set of life-sustaining chemical transformations within the cells of organisms }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{redirect|Cell metabolism|the journal|Cell Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{about||the architectural movement|Metabolism (architecture)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{pp-move|small=yes}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Use dmy dates|date=August 2018}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Biochemistry sidebar}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Metabolism.png|thumb|Simplified view of the cellular metabolism]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Simplified view of the cellular metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细胞新陈代谢的简化图&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATP-3D-vdW.png|thumb|right|Structure of [[adenosine triphosphate]] (ATP), a central intermediate in energy metabolism]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Structure of [[adenosine triphosphate (ATP), a central intermediate in energy metabolism]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;三磷酸腺苷 adenosine triphosphate&amp;lt;/font&amp;gt;’’’的结构（ATP），能量代谢中的中枢中间体。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolism''' ({{IPAc-en|m|ə|ˈ|t|æ|b|ə|l|ɪ|z|ə|m}}, from {{lang-el|μεταβολή}} ''metabolē'', &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of [[life]]-sustaining [[chemical reactions]] in [[organisms]]. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to [[energy]] to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for [[protein]]s, [[lipid]]s, [[nucleic acid]]s, and some [[carbohydrate]]s; and the elimination of [[Metabolic waste|metabolic wastes]]. These [[enzyme]]-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including [[digestion]] and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism (/məˈtæbəlɪzəm/, from Greek: μεταβολή metabolē, &amp;quot;change&amp;quot;) is the set of life-sustaining chemical reactions in organisms. The three main purposes of metabolism are: the conversion of food to energy to run cellular processes; the conversion of food/fuel to building blocks for proteins, lipids, nucleic acids, and some carbohydrates; and the elimination of metabolic wastes. These enzyme-catalyzed reactions allow organisms to grow and reproduce, maintain their structures, and respond to their environments. (The word metabolism can also refer to the sum of all chemical reactions that occur in living organisms, including digestion and the transport of substances into and between different cells, in which case the above described set of reactions within the cells is called intermediary metabolism or intermediate metabolism).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢（/məˈtæbəlɪzəm/，来自希腊语：μεταβολή metabolē，&amp;quot;变化&amp;quot;）是生物体内维持生命的’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;化学反应 chemical reaction&amp;lt;/font&amp;gt;’’’。新陈代谢的三个主要目的是：将食物转化为能量以运行细胞过程；将食物/燃料转化为’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 蛋白质proteins&amp;lt;/font&amp;gt;’’’、’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 脂类lipids&amp;lt;/font&amp;gt;’’’、’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 核酸 nucleic acids&amp;lt;/font&amp;gt;’’’和一些’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;碳水化合物carbohydrates &amp;lt;/font&amp;gt;’’’的构件；以及消除’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 代谢废物 metabolic wastes&amp;lt;/font&amp;gt;’’’。这些酶催化的反应使生物体得以生长和繁殖，维持其结构，并对其环境作出反应。（新陈代谢这个词也可以指生物体内发生的所有化学反应的总和，包括消化和物质在细胞内以及不同细胞之间的运输，在这种情况下，上述细胞内的一系列反应称为中间代谢或中级代谢）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as ''[[catabolic]]'' – the ''breaking down'' of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by [[cellular respiration]]); or ''[[anabolic]]'' – the ''building up'' ([[biosynthesis|synthesis]]) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic reactions may be categorized as catabolic – the breaking down of compounds (for example, the breaking down of glucose to pyruvate by cellular respiration); or anabolic – the building up (synthesis) of compounds (such as proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids). Usually, catabolism releases energy, and anabolism consumes energy.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢反应可分为’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 分解代谢catabolic &amp;lt;/font&amp;gt;’’’分解代谢-分解化合物(例如，通过’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;细胞呼吸 cellular respiration&amp;lt;/font&amp;gt;’’’将葡萄糖分解为丙酮酸) ; 或合成代谢-合成化合物(例如蛋白质、碳水化合物、脂类和核酸)。通常，分解代谢释放能量，合成代谢消耗能量。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into [[metabolic pathway]]s, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific [[enzyme]]. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require [[energy]] that will not occur by themselves, by [[Coupling (physics)|coupling]] them to [[spontaneous process|spontaneous reactions]] that release energy. Enzymes act as [[Catalysis|catalysts]] – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the [[Metabolic pathway#Regulation|regulation]] of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the [[cell (biology)|cell's]] environment or to [[cell signaling|signals]] from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The chemical reactions of metabolism are organized into metabolic pathways, in which one chemical is transformed through a series of steps into another chemical, each step being facilitated by a specific enzyme. Enzymes are crucial to metabolism because they allow organisms to drive desirable reactions that require energy that will not occur by themselves, by coupling them to spontaneous reactions that release energy. Enzymes act as catalysts – they allow a reaction to proceed more rapidly – and they also allow the regulation of the rate of a  metabolic reaction, for example in response to changes in the cell's environment or to signals from other cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的化学反应被组织成代谢途径，在代谢途径中，一种化学物质通过一系列步骤转化为另一种化学物质，每一步都由特定的’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;酶 enzyme &amp;lt;/font&amp;gt;’’’来推动。酶对新陈代谢至关重要，因为它们通过将生物体与释放能量的自发反应耦合，使生物体能够驱动需要能量的理想反应，而这些反应本身不会发生。酶起催化剂的作用——它们使反应进行得更快——它们还可以调节代谢反应的速率，例如对细胞环境的变化或其他细胞发出的信号作出反应。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find [[nutrition|nutritious]] and which [[poison]]ous. For example, some [[prokaryote]]s use [[hydrogen sulfide]] as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Physiology1&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |author=Friedrich C |title=Physiology and genetics of sulfur-oxidizing bacteria |journal=Adv Microb Physiol |volume=39 |issue= |pages=235–89 |year=1998 |pmid=9328649 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60018-1 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027739-1}}&amp;lt;/ref&amp;gt; The [[basal metabolic rate]] of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The metabolic system of a particular organism determines which substances it will find nutritious and which poisonous. For example, some prokaryotes use hydrogen sulfide as a nutrient, yet this gas is poisonous to animals. The basal metabolic rate of an organism is the measure of the amount of energy consumed by all of these chemical reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
特定生物体的新陈代谢系统决定了哪些物质有营养，哪些有毒。例如，一些’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 原核生物prokaryotes&amp;lt;/font&amp;gt;’’’利用硫化氢作为营养物质，然而这种气体对动物是有毒的。生物体的’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;基础代谢率basal metabolic rate  &amp;lt;/font&amp;gt;’’’是所有这些化学反应所消耗能量的量度。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pace NR | title = The universal nature of biochemistry | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 98 | issue = 3 | pages = 805–8 | date = January 2001 | pmid = 11158550 | pmc = 33372 | doi = 10.1073/pnas.98.3.805 | bibcode = 2001PNAS...98..805P }}&amp;lt;/ref&amp;gt; For example, the set of [[carboxylic acid]]s that are best known as the intermediates in the [[citric acid cycle]] are present in all known organisms, being found in species as diverse as the [[Unicellular organism|unicellular]] bacterium ''[[Escherichia coli]]'' and huge [[multicellular organism]]s like [[elephant]]s.&amp;lt;ref name=SmithE&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith E, Morowitz HJ | title = Universality in intermediary metabolism | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 101 | issue = 36 | pages = 13168–73 | date = September 2004 | pmid = 15340153 | pmc = 516543 | doi = 10.1073/pnas.0404922101 | bibcode = 2004PNAS..10113168S }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in [[evolutionary history of life|evolutionary history]], and their retention because of their [[efficacy]].&amp;lt;ref name=Ebenhoh&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ebenhöh O, Heinrich R | title = Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems | journal = Bulletin of Mathematical Biology | volume = 63 | issue = 1 | pages = 21–55 | date = January 2001 | pmid = 11146883 | doi = 10.1006/bulm.2000.0197 | s2cid = 44260374 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Meléndez-Hevia E, Waddell TG, Cascante M | title = The puzzle of the Krebs citric acid cycle: assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution | journal = Journal of Molecular Evolution | volume = 43 | issue = 3 | pages = 293–303 | date = September 1996 | pmid = 8703096 | doi = 10.1007/BF02338838 | s2cid = 19107073 | bibcode = 1996JMolE..43..293M }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Vander_Heiden_2017&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vander Heiden MG, DeBerardinis RJ | title = Understanding the Intersections between Metabolism and Cancer Biology | journal = Cell | volume = 168 | issue = 4 | pages = 657–669 | date = February 2017 | pmid = 28187287 | pmc = 5329766 | doi = 10.1016/j.cell.2016.12.039 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A striking feature of metabolism is the similarity of the basic metabolic pathways among vastly different species. For example, the set of carboxylic acids that are best known as the intermediates in the citric acid cycle are present in all known organisms, being found in species as diverse as the unicellular bacterium Escherichia coli and huge multicellular organisms like elephants. These similarities in metabolic pathways are likely due to their early appearance in evolutionary history, and their retention because of their efficacy. The metabolism of cancer cells is also different from the metabolism of normal cells and these differences can be used to find targets for therapeutic intervention in cancer.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的一个显著特征是，不同物种之间的基本新陈代谢途径具有相似性。例如，作为’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;三羧酸循环 citric acid cycle&amp;lt;/font&amp;gt;’’’中的中间体，最著名的一组羧酸存在于所有已知的生物体中，它们在单细胞细菌’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;大肠杆菌 Escherichia coli&amp;lt;/font&amp;gt;’’’和巨大的多细胞生物（如大象）中都能被找到。 这些代谢途径的相似性很可能是由于它们在演化史的早期出现，然后又因为它们的功效而保留下来。癌细胞的代谢也不同于正常细胞的代谢，这些差异可以用来寻找癌细胞治疗的靶点。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Key biochemicals ==&lt;br /&gt;
关键的生物化学成分&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Biomolecule|Cell (biology)|Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物分子，细胞（生物学）和生物化学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Trimyristin-3D-vdW.png|right|thumb|upright=1.15|Structure of a [[triacylglycerol]] lipid]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Structure of a [[triacylglycerol lipid]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
三酰甘油脂的结构&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Human Metabolism - Pathways.jpg|thumb|This is a diagram depicting a large set of human metabolic pathways.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
This is a diagram depicting a large set of human metabolic pathways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这张图表描绘了人体新陈代谢的一系列途径。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of [[molecule]]: [[amino acid]]s, [[carbohydrate]]s , [[nucleic acid]] and [[lipid]]s (often called [[fat]]s). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make [[polymer]]s such as [[DNA]] and [[protein]]s, essential [[macromolecules]] of life.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Cooper|first=Geoffrey M.| name-list-style = vanc |date=2000|title=The Molecular Composition of Cells|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9879/|journal=The Cell: A Molecular Approach. 2nd Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Most of the structures that make up animals, plants and microbes are made from four basic classes of molecule: amino acids, carbohydrates , nucleic acid and lipids (often called fats). As these molecules are vital for life, metabolic reactions either focus on making these molecules during the construction of cells and tissues, or by breaking them down and using them as a source of energy, by their digestion. These biochemicals can be joined together to make polymers such as DNA and proteins, essential macromolecules of life.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
构成动物、植物和微生物的大部分结构由四种基本分子组成: 氨基酸、糖类化合物、核酸和脂类(通常称为脂肪)。由于这些分子对生命至关重要，新陈代谢反应要么专注于在构建细胞和组织的过程中制造这些分子，要么将这些分子作为能量来源并将其消化分解。这些生化物质可以结合在一起形成DNA和蛋白质之类的聚合物，它们都是生命必不可少的’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 大分子聚合物macromolecules&amp;lt;/font&amp;gt;’’’。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable&amp;quot; style=&amp;quot;margin-left: auto; margin-right: auto;&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable&amp;quot; style=&amp;quot;margin-left: auto; margin-right: auto;&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{ | class = “ wikitable” style = “ margin-left: auto; margin-right: auto; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Type of molecule&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Type of molecule&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
! 分子类型&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Name of [[monomer]] forms&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Name of monomer forms&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
! 单体形式的名称&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Name of [[polymer]] forms&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Name of polymer forms&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
! 聚合物形式的名称&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Examples of polymer forms&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
!Examples of polymer forms&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
! 聚合物形态的例子&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;text-align:center;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;text-align:center;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-style = “ text-align: center; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Amino acid]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Amino acids&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Amino acids&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Amino acids&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Protein]]s (made of polypeptides)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Proteins (made of polypeptides)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
蛋白质(由多肽组成)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Fibrous protein]]s and [[globular protein]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Fibrous proteins and globular proteins&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;纤维蛋白Fibrous proteins&amp;lt;/font&amp;gt;’’’和’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 球状蛋白globular proteins&amp;lt;/font&amp;gt;’’’&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;text-align:center;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;text-align:center;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-style = “ text-align: center; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Carbohydrate]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Carbohydrates&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Monosaccharide]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Monosaccharides&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
单糖&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Polysaccharide]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Polysaccharides&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
多糖&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Starch]], [[glycogen]] and [[cellulose]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Starch, glycogen and cellulose&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 淀粉 Starch&amp;lt;/font&amp;gt;’’’，’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;糖原 glycogen &amp;lt;/font&amp;gt;’’’和’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 纤维素 cellulose&amp;lt;/font&amp;gt;’’’&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;text-align:center;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;text-align:center;&amp;quot; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|-style = “ text-align: center; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Nucleic acid]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Nucleic acids&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核酸&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Nucleotide]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Nucleotides&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[Polynucleotide]]s&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||Polynucleotides&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
多核苷酸&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||[[DNA]] and [[RNA]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
||DNA and RNA&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
DNA 和 RNA&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Amino acids and proteins===&lt;br /&gt;
氨基酸和蛋白质&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Protein]]s are made of [[amino acid]]s arranged in a linear chain joined together by [[peptide bond]]s. Many proteins are [[enzyme]]s that [[catalysis|catalyze]] the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the [[cytoskeleton]], a system of [[scaffolding]] that maintains the cell shape.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Michie KA, Löwe J | title = Dynamic filaments of the bacterial cytoskeleton | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 467–92 | year = 2006 | pmid = 16756499 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452 | s2cid = 4550126 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Proteins are also important in [[cell signaling]], [[antibody|immune responses]], [[cell adhesion]], [[active transport]] across membranes, and the [[cell cycle]].&amp;lt;ref name=Nelson&amp;gt;{{cite book | last1 = Nelson | first1 = David L. | first2 = Michael M. | last2 = Cox | name-list-style = vanc | title = Lehninger Principles of Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and company | year = 2005 | location = New York | page = [https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 841] | isbn = 978-0-7167-4339-2 | url-access = registration | url = https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle ([[tricarboxylic acid cycle]]),&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kelleher JK, Bryan BM, Mallet RT, Holleran AL, Murphy AN, Fiskum G | title = Analysis of tricarboxylic acid-cycle metabolism of hepatoma cells by comparison of 14CO2 ratios | journal = The Biochemical Journal | volume = 246 | issue = 3 | pages = 633–9 | date = September 1987 | pmid = 3120698 | pmc = 1148327 | doi = 10.1042/bj2460633 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; especially when a primary source of energy, such as [[glucose]], is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hothersall JS, Ahmed A | title = Metabolic fate of the increased yeast amino Acid uptake subsequent to catabolite derepression | journal = Journal of Amino Acids | volume = 2013 | pages = 461901 | year = 2013 | pmid = 23431419 | pmc = 3575661 | doi = 10.1155/2013/461901 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Proteins are made of amino acids arranged in a linear chain joined together by peptide bonds. Many proteins are enzymes that catalyze the chemical reactions in metabolism. Other proteins have structural or mechanical functions, such as those that form the cytoskeleton, a system of scaffolding that maintains the cell shape. Proteins are also important in cell signaling, immune responses, cell adhesion, active transport across membranes, and the cell cycle. Amino acids also contribute to cellular energy metabolism by providing a carbon source for entry into the citric acid cycle (tricarboxylic acid cycle), especially when a primary source of energy, such as glucose, is scarce, or when cells undergo metabolic stress.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
蛋白质是由氨基酸组成的线性链，它们通过’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;肽键 peptide bonds&amp;lt;/font&amp;gt;’’’连接在一起。许多蛋白质是在新陈代谢中催化化学反应的酶。其他蛋白质具有结构或机械功能，例如那些形成’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 细胞骨架cytoskeleton&amp;lt;/font&amp;gt;’’’的蛋白质（细胞骨架是维持细胞形状的支架系统）。蛋白质在’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;细胞信号传导 cell signaling&amp;lt;/font&amp;gt;’’’、’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 免疫反应immune responses&amp;lt;/font&amp;gt;’’’、’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 细胞粘附cell adhesion&amp;lt;/font&amp;gt;’’’、主动跨膜转运和’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;细胞周期 cell cycle&amp;lt;/font&amp;gt;’’’中也很重要。氨基酸还通过提供碳源进入细胞三羧酸循环，促进细胞的能量代谢，尤其是在’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;葡萄糖 glucose&amp;lt;/font&amp;gt;’’’等主要能量来源匮乏或细胞发生代谢应激时。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Lipids===&lt;br /&gt;
脂类&lt;br /&gt;
[[Lipid]]s are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of [[biological membrane]]s both internal and external, such as the [[cell membrane]], or as a source of energy.&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt; Lipids are usually defined as [[hydrophobe|hydrophobic]] or [[amphiphiles|amphipathic]] biological molecules but will dissolve in [[organic solvent]]s such as [[ethanol|alcohol]], [[benzene]] or [[chloroform]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fahy E, Subramaniam S, Brown HA, Glass CK, Merrill AH, Murphy RC, Raetz CR, Russell DW, Seyama Y, Shaw W, Shimizu T, Spener F, van Meer G, VanNieuwenhze MS, White SH, Witztum JL, Dennis EA | display-authors = 6 | title = A comprehensive classification system for lipids | journal = Journal of Lipid Research | volume = 46 | issue = 5 | pages = 839–61 | date = May 2005 | pmid = 15722563 | doi = 10.1194/jlr.E400004-JLR200 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The [[fat]]s are a large group of compounds that contain [[fatty acid]]s and [[glycerol]]; a glycerol molecule attached to three fatty acid [[ester]]s is called a [[triglyceride|triacylglyceride]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite web|title=Lipid nomenclature Lip-1 &amp;amp; Lip-2|url=https://www.qmul.ac.uk/sbcs/iupac/lipid/lip1n2.html#p11|access-date=2020-06-06|website=www.qmul.ac.uk}}&amp;lt;/ref&amp;gt; Several variations on this basic structure exist, including backbones such as [[sphingosine]] in the [[sphingomyelin]], and [[hydrophile|hydrophilic]] groups such as [[phosphate]] as in [[phospholipid]]s. [[Steroid]]s such as [[sterol]] are another major class of lipids.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|edition=8|title=Biochemistry|location=New York|isbn=978-1-4641-2610-9|oclc=913469736 | vauthors = Berg JM, Tymoczko JL, Gatto Jr GJ, Stryer L |date=8 April 2015|publisher=W. H. Freeman|pages=362}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Lipids are the most diverse group of biochemicals. Their main structural uses are as part of biological membranes both internal and external, such as the cell membrane, or as a source of energy. Lipids are usually defined as hydrophobic or amphipathic biological molecules but will dissolve in organic solvents such as alcohol, benzene or chloroform. The fats are a large group of compounds that contain fatty acids and glycerol; a glycerol molecule attached to three fatty acid esters is called a triacylglyceride. Several variations on this basic structure exist, including backbones such as sphingosine in the sphingomyelin, and hydrophilic groups such as phosphate as in phospholipids. Steroids such as sterol are another major class of lipids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂类是最多样化的生物化学物质。它们的主要结构用途是作为’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 生物膜biological membranes&amp;lt;/font&amp;gt;’’’内部和外部的一部分，如’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 细胞膜cell membrane&amp;lt;/font&amp;gt;’’’，或作为能量来源。脂类通常被定义为疏水性或两亲性的生物分子，但会溶解在有机溶剂中，如酒精、苯或氯仿。脂肪是一大类含有脂肪酸和甘油的化合物，一个甘油分子连接到三个脂肪酸酯即称为三酰甘油酯。这种基本结构存在一些变异，包括主骨(如鞘磷脂中到鞘氨醇)和亲水基(如磷脂中的磷酸盐)。’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 类固醇Steroids&amp;lt;/font&amp;gt;’’’，如’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;固醇sterol &amp;lt;/font&amp;gt;’’’，是另一类主要的脂类。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbohydrates===&lt;br /&gt;
碳水化合物&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Glucose Fisher to Haworth.gif|thumb|upright=1.15|right|alt=The straight chain form consists of four C H O H groups linked in a row, capped at the ends by an aldehyde group C O H and a methanol group C H 2 O H.  To form the ring, the aldehyde group combines with the O H group of the next-to-last carbon at the other end, just before the methanol group.|[[Glucose]] can exist in both a straight-chain and ring form.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Glucose can exist in both a straight-chain and ring form.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[葡萄糖可以以直链和环的形式存在。]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Carbohydrate]]s are [[aldehyde]]s or [[ketone]]s, with many [[hydroxyl]] groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of [[energy]] ([[starch]], [[glycogen]]) and structural components ([[cellulose]] in plants, [[chitin]] in animals).&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt; The basic carbohydrate units are called [[monosaccharide]]s and include [[galactose]], [[fructose]], and most importantly [[glucose]]. Monosaccharides can be linked together to form [[polysaccharide]]s in almost limitless ways.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Raman R, Raguram S, Venkataraman G, Paulson JC, Sasisekharan R | title = Glycomics: an integrated systems approach to structure-function relationships of glycans | journal = Nature Methods | volume = 2 | issue = 11 | pages = 817–24 | date = November 2005 | pmid = 16278650 | doi = 10.1038/nmeth807 | s2cid = 4644919 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrates are aldehydes or ketones, with many hydroxyl groups attached, that can exist as straight chains or rings. Carbohydrates are the most abundant biological molecules, and fill numerous roles, such as the storage and transport of energy (starch, glycogen) and structural components (cellulose in plants, chitin in animals). The basic carbohydrate units are called monosaccharides and include galactose, fructose, and most importantly glucose. Monosaccharides can be linked together to form polysaccharides in almost limitless ways.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物是醛或酮，带有许多羟基，能以直链或环的形式存在。碳水化合物是最丰富的生物分子，承担着许多作用，如能量的储存和运输（淀粉、糖原）和作为结构要件（植物的纤维素、动物的甲壳素）。基本的碳水化合物单位称为单糖，包括半乳糖、果糖以及最重要的葡萄糖。单糖能以几乎无限多样的方式连接在一起形成多糖。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Nucleotides===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and [[RNA]], are polymers of [[nucleotide]]s. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a [[ribose]] or [[deoxyribose]] sugar group which is attached to a [[nitrogenous base]]. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of [[transcription (genetics)|transcription]] and [[protein biosynthesis]].&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt; This information is protected by [[DNA repair]] mechanisms and propagated through [[DNA replication]]. Many [[virus]]es have an [[RNA virus|RNA genome]], such as [[HIV]], which uses [[reverse transcription]] to create a DNA template from its viral RNA genome.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sierra S, Kupfer B, Kaiser R | title = Basics of the virology of HIV-1 and its replication | journal = Journal of Clinical Virology | volume = 34 | issue = 4 | pages = 233–44 | date = December 2005 | pmid = 16198625 | doi = 10.1016/j.jcv.2005.09.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; RNA in [[ribozyme]]s such as [[spliceosome]]s and [[ribosome]]s is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual [[nucleoside]]s are made by attaching a [[nucleobase]] to a [[ribose]] sugar. These bases are [[heterocyclic]] rings cono ptaining nitrogen, classified as [[purine]]s or [[pyrimidine]]s. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&amp;lt;ref name=Wimmer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wimmer MJ, Rose IA | title = Mechanisms of enzyme-catalyzed group transfer reactions | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 47 | issue =  | pages = 1031–78 | year = 1978 | pmid = 354490 | doi = 10.1146/annurev.bi.47.070178.005123 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The two nucleic acids, DNA and RNA, are polymers of nucleotides. Each nucleotide is composed of a phosphate attached to a ribose or deoxyribose sugar group which is attached to a nitrogenous base. Nucleic acids are critical for the storage and use of genetic information, and its interpretation through the processes of transcription and protein biosynthesis.This information is protected by DNA repair mechanisms and propagated through DNA replication. Many viruses have an RNA genome, such as HIV, which uses reverse transcription to create a DNA template from its viral RNA genome.RNA in ribozymes such as spliceosomes and ribosomes is similar to enzymes as it can catalyze chemical reactions. Individual nucleosides are made by attaching a nucleobase to a ribose sugar. These bases are heterocyclic rings containing nitrogen, classified as purines or pyrimidines. Nucleotides also act as coenzymes in metabolic-group-transfer reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
DNA和RNA这两种核酸是核苷酸的聚合物。每个核苷酸都是由一个磷酸连接到核糖或脱氧核糖糖基上形成的，而核糖或脱氧核糖糖基又连接到含氮碱基上。核酸对于遗传信息的储存和使用，以及通过转录和蛋白质生物合成过程对其进行解释至关重要。这些信息受到DNA修复机制的保护，并通过DNA复制进行传播。许多病毒都有RNA基因组，如HIV病毒，它利用’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 逆转录reverse transcription&amp;lt;/font&amp;gt;’’’从其病毒RNA基因组中创建DNA模板。核糖体和核糖体等核糖体中的RNA类似于酶，因为它可以催化化学反应。单个核苷是通过将核碱基连接到核糖上制成的。这些碱基是含氮的杂环，分为嘌呤或嘧啶。核苷酸还在代谢基团转移反应中充当辅酶。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Coenzymes===&lt;br /&gt;
辅酶&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Acetyl-CoA-2D.svg|thumb|right|upright=1.35|Structure of the [[coenzyme]] [[acetyl-CoA]].The transferable [[acetyl|acetyl group]] is bonded to the sulfur atom at the extreme left.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Structure of the [[coenzyme acetyl-CoA.The transferable acetyl group is bonded to the sulfur atom at the extreme left.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[辅酶乙酰辅酶结构 a。可转移的乙酰基与最左边的硫原子成键结合。]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{main|Coenzyme}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of [[functional group]]s of atoms and their bonds within molecules.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Mitchell P | title = The Ninth Sir Hans Krebs Lecture. Compartmentation and communication in living systems. Ligand conduction: a general catalytic principle in chemical, osmotic and chemiosmotic reaction systems | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 95 | issue = 1 | pages = 1–20 | date = March 1979 | pmid = 378655 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1979.tb12934.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions.&amp;lt;ref name=Wimmer/&amp;gt; These group-transfer intermediates are called [[coenzyme]]s. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the [[substrate (biochemistry)|substrate]] for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&amp;lt;ref name=Dimroth&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dimroth P, von Ballmoos C, Meier T | title = Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases. Fourth in the Cycles Review Series | journal = EMBO Reports | volume = 7 | issue = 3 | pages = 276–82 | date = March 2006 | pmid = 16607397 | pmc = 1456893 | doi = 10.1038/sj.embor.7400646 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolism involves a vast array of chemical reactions, but most fall under a few basic types of reactions that involve the transfer of functional groups of atoms and their bonds within molecules. This common chemistry allows cells to use a small set of metabolic intermediates to carry chemical groups between different reactions. These group-transfer intermediates are called coenzymes. Each class of group-transfer reactions is carried out by a particular coenzyme, which is the substrate for a set of enzymes that produce it, and a set of enzymes that consume it. These coenzymes are therefore continuously made, consumed and then recycled.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢涉及大量的化学反应，但大多数属于几种基本类型的反应，涉及原子的官能团及其键在分子内的转移。这种常见的化学反应使细胞能够用一小套代谢中间体在不同反应之间携带化学基团。这些基团转移中间体称为辅酶。每一类基团转移反应都是由一种特定的辅酶进行的，它是一组产生它的酶和消耗它的酶的底物。因此，这些辅酶不断地被制造、消耗，然后循环利用。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is [[adenosine triphosphate]] (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day.&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt; ATP acts as a bridge between [[catabolism]] and [[anabolism]]. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in [[phosphorylation]] reactions.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bonora M, Patergnani S, Rimessi A, De Marchi E, Suski JM, Bononi A, Giorgi C, Marchi S, Missiroli S, Poletti F, Wieckowski MR, Pinton P | display-authors = 6 | title = ATP synthesis and storage | journal = Purinergic Signalling | volume = 8 | issue = 3 | pages = 343–57 | date = September 2012 | pmid = 22528680 | pmc = 3360099 | doi = 10.1007/s11302-012-9305-8 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
One central coenzyme is adenosine triphosphate (ATP), the universal energy currency of cells. This nucleotide is used to transfer chemical energy between different chemical reactions. There is only a small amount of ATP in cells, but as it is continuously regenerated, the human body can use about its own weight in ATP per day. ATP acts as a bridge between catabolism and anabolism. Catabolism breaks down molecules, and anabolism puts them together. Catabolic reactions generate ATP, and anabolic reactions consume it. It also serves as a carrier of phosphate groups in phosphorylation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
其中一种中心辅酶是三磷酸腺苷（ATP），它是细胞的通用能源货币。这种核苷酸在不同的化学反应之间传递化学能。细胞中只有少量的ATP，但由于ATP是不断再生的，所以人体每天可以使用大约相当于自身重量的ATP。ATP是分解代谢和合成代谢之间的桥梁。分解代谢分解分子，合成代谢则将它们组合在一起。分解反应产生ATP，合成代谢反应则消耗ATP。它也是磷酸化反应中磷酸基团的载体。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A [[vitamin]] is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In [[human nutrition]], most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Berg|first1=Jeremy M.|last2=Tymoczko|first2=John L.|last3=Stryer|first3=Lubert | name-list-style = vanc |date=2002|title=Vitamins Are Often Precursors to Coenzymes|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22549/|journal=Biochemistry. 5th Edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt; [[Nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; ([[niacin]]), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of [[dehydrogenase]]s remove electrons from their substrates and [[redox|reduce]] NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the [[reductase]]s in the cell that need to reduce their substrates.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pollak N, Dölle C, Ziegler M | title = The power to reduce: pyridine nucleotides--small molecules with a multitude of functions | journal = The Biochemical Journal | volume = 402 | issue = 2 | pages = 205–18 | date = March 2007 | pmid = 17295611 | pmc = 1798440 | doi = 10.1042/BJ20061638 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Fatih|first=Yildiz | name-list-style = vanc |title=Advances in food biochemistry|publisher=CRC Press|year=2009|isbn=978-1-4200-0769-5|location=Boca Raton|pages=228|oclc=607553259}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A vitamin is an organic compound needed in small quantities that cannot be made in cells. In human nutrition, most vitamins function as coenzymes after modification; for example, all water-soluble vitamins are phosphorylated or are coupled to nucleotides when they are used in cells. Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;), a derivative of vitamin B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt; (niacin), is an important coenzyme that acts as a hydrogen acceptor. Hundreds of separate types of dehydrogenases remove electrons from their substrates and reduce NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; into NADH. This reduced form of the coenzyme is then a substrate for any of the reductases in the cell that need to reduce their substrates. Nicotinamide adenine dinucleotide exists in two related forms in the cell, NADH and NADPH. The NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADH form is more important in catabolic reactions, while NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;/NADPH is used in anabolic reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;维生素 vitamin &amp;lt;/font&amp;gt;’’’是一类细胞不能合成的微量有机化合物。在人体营养中，大多数维生素经过修饰后都具有辅酶的功能，例如，所有水溶性维生素在细胞中使用时都会被磷酸化或与核苷酸偶联。’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 Nicotinamide adenine dinucleotide&amp;lt;/font&amp;gt;’’’(NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;)是维生素B&amp;lt;sub&amp;gt;3&amp;lt;/sub&amp;gt;(烟酸)的衍生物，它是一种重要的辅酶，起着氢接受器的作用。数百种不同类型的脱氢酶从其底物中去除电子，并将NAD&amp;lt;sub&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;还原成NADH。这种还原形式的辅酶是细胞中任何需要还原其底物的还原酶的底物。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在细胞中以两种相关形式存在，即NADH和NADPH。NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;/NADH 形式在分解代谢反应中起重要作用，而 NADP &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;/NADPH 形式在分解代谢反应中起重要作用。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:1GZX Haemoglobin.png|thumb|upright=1.35|right|The structure of iron-containing [[hemoglobin]]. The protein subunits are in red and blue, and the iron-containing [[heme]] groups in green. From {{PDB|1GZX}}.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The structure of iron-containing [[hemoglobin. The protein subunits are in red and blue, and the iron-containing heme groups in green. From .]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
含铁’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;血红蛋白 hemoglobin&amp;lt;/font&amp;gt;’’’的结构。蛋白质亚基为红色和蓝色，含铁血红素基为绿色。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Mineral and cofactors===&lt;br /&gt;
矿物质和辅因子&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further||Bioinorganic chemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. [[sodium]] and [[potassium]]) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements [[carbon]], [[nitrogen]], [[calcium]], [[sodium]], [[chlorine]], [[potassium]], [[hydrogen]], [[phosphorus]], [[oxygen]] and [[sulfur]]. [[Organic compound]]s (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Heymsfield&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Heymsfield SB, Waki M, Kehayias J, Lichtman S, Dilmanian FA, Kamen Y, Wang J, Pierson RN | display-authors = 6 | title = Chemical and elemental analysis of humans in vivo using improved body composition models | journal = The American Journal of Physiology | volume = 261 | issue = 2 Pt 1 | pages = E190-8 | date = August 1991 | pmid = 1872381 | doi = 10.1152/ajpendo.1991.261.2.E190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Inorganic elements play critical roles in metabolism; some are abundant (e.g. sodium and potassium) while others function at minute concentrations. About 99% of a human's body weight is made up of the elements carbon, nitrogen, calcium, sodium, chlorine, potassium, hydrogen, phosphorus, oxygen and sulfur. Organic compounds (proteins, lipids and carbohydrates) contain the majority of the carbon and nitrogen; most of the oxygen and hydrogen is present as water.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
无机元素在新陈代谢中起着关键作用; 有些元素含量丰富(例如:钠和钾) ，而另一些元素则在微量浓度下发挥作用。人的体重约99%是由碳、氮、钙、钠、氯、钾、氢、磷、氧和硫等元素组成。有机化合物（蛋白质、脂类和碳水化合物）含有大部分的碳和氮；大部分的氧和氢以水的形式存在。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as [[electrolyte]]s. The most important ions are [[sodium]], [[potassium]], [[calcium]], [[magnesium]], [[chloride]], [[phosphate]] and the organic ion [[bicarbonate]]. The maintenance of precise [[ion gradient]]s across [[cell membrane]]s maintains [[osmotic pressure]] and [[pH]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |date=| chapter = Electrolyte Balance | chapter-url=https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/26-3-electrolyte-balance/ | title = Anatomy and Physiology | publisher = OpenStax |access-date=23 June 2020 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Ions are also critical for [[nerve]] and [[muscle]] function, as [[action potential]]s in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the [[extracellular fluid]] and the cell's fluid, the [[cytosol]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Lodish |first1=Harvey |last2=Berk |first2=Arnold |last3=Zipursky |first3=S. Lawrence |last4=Matsudaira |first4=Paul |last5=Baltimore |first5=David |last6=Darnell |first6=James | name-list-style = vanc |date=2000| chapter =The Action Potential and Conduction of Electric Impulses|chapter-url= https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21668/ |title =Molecular Cell Biology | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt; Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called [[ion channel]]s. For example, [[muscle contraction]] depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and [[T-tubule]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dulhunty AF | title = Excitation-contraction coupling from the 1950s into the new millennium | journal = Clinical and Experimental Pharmacology &amp;amp; Physiology | volume = 33 | issue = 9 | pages = 763–72 | date = September 2006 | pmid = 16922804 | doi = 10.1111/j.1440-1681.2006.04441.x | s2cid = 37462321 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The abundant inorganic elements act as electrolytes. The most important ions are sodium, potassium, calcium, magnesium, chloride, phosphate and the organic ion bicarbonate. The maintenance of precise ion gradients across cell membranes maintains osmotic pressure and pH. Ions are also critical for nerve and muscle function, as action potentials in these tissues are produced by the exchange of electrolytes between the extracellular fluid and the cell's fluid, the cytosol. Electrolytes enter and leave cells through proteins in the cell membrane called ion channels. For example, muscle contraction depends upon the movement of calcium, sodium and potassium through ion channels in the cell membrane and T-tubules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
丰富的无机元用作电解质。最重要的离子是钠、钾、钙、镁、氯化物、磷酸盐和有机离子重碳酸盐。维持细胞膜上精确的离子梯度可以维持’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt;渗透压 osmotic pressure&amp;lt;/font&amp;gt;’’’和 ph 值。离子对于神经和肌肉功能也是至关重要的，因为这些组织中的动作电位是由细胞外液和细胞液之间的电解质交换产生的。电解质通过细胞膜上称为离子通道的蛋白质进入和离开细胞。例如，肌肉收缩依赖于钙、钠和钾通过细胞膜和T管中的离子通道的运动。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Transition metal]]s are usually present as [[trace element]]s in organisms, with [[zinc]] and [[iron]] being most abundant of those.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Torres-Romero JC, Alvarez-Sánchez ME, Fernández-Martín K, Alvarez-Sánchez LC, Arana-Argáez V, Ramírez-Camacho M, Lara-Riegos J | chapter=Zinc Efflux in Trichomonas vaginalis: In Silico Identification and Expression Analysis of CDF-Like Genes|date=2018| title =Quantitative Models for Microscopic to Macroscopic Biological Macromolecules and Tissues|pages=149–168| veditors = Olivares-Quiroz L, Resendis-Antonio O |place=Cham|publisher=Springer International Publishing|language=en|doi=10.1007/978-3-319-73975-5_8|isbn=978-3-319-73975-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These metals are used in some proteins as [[Cofactor (biochemistry)|cofactors]] and are essential for the activity of enzymes such as [[catalase]] and oxygen-carrier proteins such as [[hemoglobin]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Craig Will|first=Leonard Ashley | name-list-style = vanc |title=Manufacturing Engineering &amp;amp; Technology|publisher=Scientific e-Resources|year=2019|isbn=9781839472428|location=Waltham Abbey|pages=190–196}}&amp;lt;/ref&amp;gt; Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as [[ferritin]] or [[metallothionein]] when not in use.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cousins RJ, Liuzzi JP, Lichten LA | title = Mammalian zinc transport, trafficking, and signals | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 281 | issue = 34 | pages = 24085–9 | date = August 2006 | pmid = 16793761 | doi = 10.1074/jbc.R600011200 | url = https://www.jbc.org/content/281/34/24085 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dunn LL, Suryo Rahmanto Y, Richardson DR | title = Iron uptake and metabolism in the new millennium | journal = Trends in Cell Biology | volume = 17 | issue = 2 | pages = 93–100 | date = February 2007 | pmid = 17194590 | doi = 10.1016/j.tcb.2006.12.003 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Transition metals are usually present as trace elements in organisms, with zinc and iron being most abundant of those. These metals are used in some proteins as cofactors and are essential for the activity of enzymes such as catalase and oxygen-carrier proteins such as hemoglobin. Metal cofactors are bound tightly to specific sites in proteins; although enzyme cofactors can be modified during catalysis, they always return to their original state by the end of the reaction catalyzed. Metal micronutrients are taken up into organisms by specific transporters and bind to storage proteins such as ferritin or metallothionein when not in use.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
过渡金属通常以微量元素的形式存在于生物体内，其中锌和铁最为丰富。这些金属元素在某些蛋白质中作为辅因子，是催化酶等酶和血红蛋白等氧载体蛋白活性所必需的金属辅因子。金属辅因子与蛋白质中的特定位点紧密结合，虽然在催化过程中酶的辅因子可以被改变，但在催化反应结束时，它们总是恢复到原来的状态。金属微量营养素由特定的转运体带入生物体内，不用时与储存蛋白如铁蛋白或金属硫蛋白结合。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Catabolism==&lt;br /&gt;
分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Catabolism]] is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter| name-list-style = vanc |date=2002|chapter =How Cells Obtain Energy from Food|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26882/|title =Molecular Biology of the Cell | edition = 4th |language=en|via=NCBI}}&amp;lt;/ref&amp;gt; The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their [[primary nutritional groups]]), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by [[organotroph]]s, while [[lithotroph]]s use inorganic substrates, and [[phototroph]]s capture sunlight as [[Potential energy#Chemical potential energy|chemical energy]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last=Raven|first=Ja| name-list-style = vanc |date=2009-09-03|title=Contributions of anoxygenic and oxygenic phototrophy and chemolithotrophy to carbon and oxygen fluxes in aquatic environments|url=http://www.int-res.com/abstracts/ame/v56/n2-3/p177-192/|journal=Aquatic Microbial Ecology|language=en|volume=56|pages=177–192|doi=10.3354/ame01315|issn=0948-3055|doi-access=free}}&amp;lt;/ref&amp;gt; However, all these different forms of metabolism depend on [[redox]] reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as [[organic molecule]]s, water, [[ammonia]], [[hydrogen sulfide]] or [[Ferrous|ferrous ions]] to acceptor molecules such as [[oxygen]], [[nitrate]] or [[sulfate]]. In animals, these reactions involve complex [[organic molecule]]s that are broken down to simpler molecules, such as [[carbon dioxide]] and water. In [[photosynthesis|photosynthetic]] organisms, such as plants and [[cyanobacteria]], these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&amp;lt;ref name=Nelson2004&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Nelson N, Ben-Shem A | title = The complex architecture of oxygenic photosynthesis | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 5 | issue = 12 | pages = 971–82 | date = December 2004 | pmid = 15573135 | doi = 10.1038/nrm1525 | s2cid = 5686066 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Catabolism is the set of metabolic processes that break down large molecules. These include breaking down and oxidizing food molecules. The purpose of the catabolic reactions is to provide the energy and components needed by anabolic reactions which build molecules. The exact nature of these catabolic reactions differ from organism to organism, and organisms can be classified based on their sources of energy and carbon (their primary nutritional groups), as shown in the table below. Organic molecules are used as a source of energy by organotrophs, while lithotrophs use inorganic substrates, and phototrophs capture sunlight as chemical energy. However, all these different forms of metabolism depend on redox reactions that involve the transfer of electrons from reduced donor molecules such as organic molecules, water, ammonia, hydrogen sulfide or ferrous ions to acceptor molecules such as oxygen, nitrate or sulfate. In animals, these reactions involve complex organic molecules that are broken down to simpler molecules, such as carbon dioxide and water. In photosynthetic organisms, such as plants and cyanobacteria, these electron-transfer reactions do not release energy but are used as a way of storing energy absorbed from sunlight.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
分解代谢是指分解大分子的一系列代谢过程。其中包括分解和氧化食物分子。分解代谢反应的目的是为构建分子的合成代谢反应提供所需的能量和成分。这些分解代谢反应的确切性质因生物体而异，生物体可以根据它们的能量和碳的来源（其主要营养组）进行分类，如下表所示。有机养生物把有机分子作为能量来源，而岩养生物利用无机基质，光养生物利用阳光（获得化学能）。然而，所有这些不同形式的新陈代谢都依赖于氧化还原反应，这些反应涉及电子从还原的供体分子（如有机分子，水，氨，硫化氢或亚铁离子）转移到受体分子（如氧，硝酸盐或硫酸盐）。在动物中，这些反应涉及复杂的有机分子，它们被分解成更简单的分子，如二氧化碳和水。在诸如植物和蓝藻这样的光合生物体中，这些电子转移反应不释放能量，而是用来储存从阳光中吸收的能量。&lt;br /&gt;
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{| class=&amp;quot;wikitable float-right&amp;quot;  style=&amp;quot;text-align:center; width:50%;&amp;quot;&lt;br /&gt;
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{ | class = “ wikitable float-right” style = “ text-align: center; width: 50% ; ”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|+Classification of organisms based on their metabolism &amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book| vauthors = Madigan MT, Martinko JM |title=Brock Mikrobiologie|date=2006|publisher=Pearson Studium|isbn=3-8273-7187-2|edition=11., überarb. Aufl|location=München|pages=604, 621|oclc=162303067}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|+Classification of organisms based on their metabolism &lt;br /&gt;
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| + 根据其新陈代谢对生物进行分类&lt;br /&gt;
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能量源&lt;br /&gt;
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|| Preformed molecules || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| chemo-&lt;br /&gt;
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|| Preformed molecules || style=&amp;quot;background:#ff0;&amp;quot;| chemo-&lt;br /&gt;
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预制分子 | | | | style = ”背景: # ff0; ” | 化疗-&lt;br /&gt;
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有机化合物 | rowspan = 2 | | | style = ”背景: # ffb300; ” | organic compound = 2 | | | style = ”背景: # ffb300; ” | organo-| rowspan = 2 | &lt;br /&gt;
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2 | | rowspan = 2 | | | style = “ background: # fb805f; ” | Carbon source | style = “ background: # fb805f; ” | organic compound | rowspan = 2 colspan = 2 | | | | style = “ background: # fb805f; ” | hetero-&lt;br /&gt;
碳源&lt;br /&gt;
|- style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot; &lt;br /&gt;
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|| [[inorganic compound]] || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| auto-&lt;br /&gt;
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|| inorganic compound || style=&amp;quot;background:#fb805f;&amp;quot;| auto-&lt;br /&gt;
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无机化合物: fb805f&lt;br /&gt;
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The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s or [[lipid]]s, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually [[acetyl-CoA|acetyl coenzyme A]] (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the [[citric acid cycle]] and [[electron transport chain]], releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme [[nicotinamide adenine dinucleotide]] (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&amp;lt;ref name=&amp;quot;Alberts 2002&amp;quot;/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The most common set of catabolic reactions in animals can be separated into three main stages. In the first stage, large organic molecules, such as proteins, polysaccharides or lipids, are digested into their smaller components outside cells. Next, these smaller molecules are taken up by cells and converted to smaller molecules, usually acetyl coenzyme A (acetyl-CoA), which releases some energy. Finally, the acetyl group on the CoA is oxidised to water and carbon dioxide in the citric acid cycle and electron transport chain, releasing the energy that is stored by reducing the coenzyme nicotinamide adenine dinucleotide (NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;) into NADH.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
动物中最常见的分解代谢反应可以分为三个主要阶段。在第一阶段，大的有机分子，如蛋白质，多糖或脂类，在细胞外被消化成较小的分子。接下来，这些较小的分子被细胞吸收并转化成更小的分子，通常是乙酰辅酶A (acetyl-CoA) ，并释放出一些能量。最后，辅酶 A 上的乙酰基在三羧酸循环和电子传递链中被氧化成水和二氧化碳，释放出储存的能量，将辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt;）还原成NADH。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Digestion===&lt;br /&gt;
消化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Digestion|Gastrointestinal tract}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：消化和胃肠道&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These [[digestive enzyme]]s include [[protease]]s that digest proteins into amino acids, as well as [[glycoside hydrolase]]s that digest polysaccharides into simple sugars known as [[monosaccharides]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|last=Demirel, Yaşar|title=Energy : production, conversion, storage, conservation, and coupling|publisher=Springer|year=2016|isbn=978-3-319-29650-0|edition=Second|location=Lincoln|pages=431|oclc=945435943}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Macromolecules cannot be directly processed by cells. Macromolecules must be broken into smaller units before they can be used in cell metabolism. Different classes of enzymes were being used to digest these polymers. These digestive enzymes include proteases that digest proteins into amino acids, as well as glycoside hydrolases that digest polysaccharides into simple sugars known as monosaccharides.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
大分子不能直接被细胞处理。大分子必须先被分解成较小的单位，才能用于细胞代谢。不同类别的酶被用来消化这些聚合物。这些消化酶包括将蛋白质消化成氨基酸的蛋白酶，以及将多糖消化成单糖的糖苷水解酶。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Häse CC, Finkelstein RA | title = Bacterial extracellular zinc-containing metalloproteases | journal = Microbiological Reviews | volume = 57 | issue = 4 | pages = 823–37 | date = December 1993 | pmid = 8302217 | pmc = 372940 | doi = 10.1128/MMBR.57.4.823-837.1993 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gupta R, Gupta N, Rathi P | title = Bacterial lipases: an overview of production, purification and biochemical properties | journal = Applied Microbiology and Biotechnology | volume = 64 | issue = 6 | pages = 763–81 | date = June 2004 | pmid = 14966663 | doi = 10.1007/s00253-004-1568-8 | s2cid = 206934353 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their [[Gastrointestinal tract|guts]], including the [[stomach]] and [[pancreas]], and [[salivary gland]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hoyle T | title = The digestive system: linking theory and practice | journal = British Journal of Nursing | volume = 6 | issue = 22 | pages = 1285–91 | year = 1997 | pmid = 9470654 | doi = 10.12968/bjon.1997.6.22.1285 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by [[active transport]] proteins.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Souba WW, Pacitti AJ | title = How amino acids get into cells: mechanisms, models, menus, and mediators | journal = JPEN. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition | volume = 16 | issue = 6 | pages = 569–78 | year = 1992 | pmid = 1494216 | doi = 10.1177/0148607192016006569 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barrett MP, Walmsley AR, Gould GW | title = Structure and function of facilitative sugar transporters | journal = Current Opinion in Cell Biology | volume = 11 | issue = 4 | pages = 496–502 | date = August 1999 | pmid = 10449337 | doi = 10.1016/S0955-0674(99)80072-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Microbes simply secrete digestive enzymes into their surroundings, while animals only secrete these enzymes from specialized cells in their guts, including the stomach and pancreas, and salivary glands. The amino acids or sugars released by these extracellular enzymes are then pumped into cells by active transport proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
微生物简单直接地将消化酶分泌到周围环境中，而动物必须通过它们肠道(包括胃、胰腺和唾液腺)中的特定细胞分泌这些酶。这些细胞外酶释放的氨基酸或糖通过活性转运蛋白被泵入细胞内。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Catabolism schematic.svg|thumb|left|upright=1.35|A simplified outline of the catabolism of [[protein]]s, [[carbohydrate]]s and [[fat]]s]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A simplified outline of the catabolism of [[proteins, carbohydrates and fats]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[蛋白质，碳水化合物和脂肪]分解代谢的简化概述 &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from organic compounds===&lt;br /&gt;
有机化合物的能量&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Cellular respiration|Fermentation (biochemistry)|Carbohydrate catabolism|Fat catabolism|Protein catabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：细胞呼吸，发酵（生物化学），碳水化合物分解代谢，脂肪分解代谢和蛋白质分解代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into [[monosaccharide]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bell GI, Burant CF, Takeda J, Gould GW | title = Structure and function of mammalian facilitative sugar transporters | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 268 | issue = 26 | pages = 19161–4 | date = September 1993 | pmid = 8366068 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Once inside, the major route of breakdown is [[glycolysis]], where sugars such as [[glucose]] and [[fructose]] are converted into [[pyruvic acid|pyruvate]] and some ATP is generated.&amp;lt;ref name=Bouche&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Bouché C, Serdy S, Kahn CR, Goldfine AB | title = The cellular fate of glucose and its relevance in type 2 diabetes | journal = Endocrine Reviews | volume = 25 | issue = 5 | pages = 807–30 | date = October 2004 | pmid = 15466941 | doi = 10.1210/er.2003-0026 | df = dmy-all | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to [[acetyl-CoA]] through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the [[citric acid cycle]]. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases [[carbon dioxide]] as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces [[lactic acid|lactate]], through the enzyme [[lactate dehydrogenase]] re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Alfarouk KO, Verduzco D, Rauch C, Muddathir AK, Adil HH, Elhassan GO, Ibrahim ME, David Polo Orozco J, Cardone RA, Reshkin SJ, Harguindey S | display-authors = 6 | title = Glycolysis, tumor metabolism, cancer growth and dissemination. A new pH-based etiopathogenic perspective and therapeutic approach to an old cancer question | journal = Oncoscience | volume = 1 | issue = 12 | pages = 777–802 | date = 18 December 2014 | pmid = 25621294 | pmc = 4303887 | doi = 10.18632/oncoscience.109 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; An alternative route for glucose breakdown is the [[pentose phosphate pathway]], which reduces the coenzyme [[NADPH]] and produces [[pentose]] sugars such as [[ribose]], the sugar component of [[nucleic acid]]s.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Carbohydrate catabolism is the breakdown of carbohydrates into smaller units. Carbohydrates are usually taken into cells once they have been digested into monosaccharides. Once inside, the major route of breakdown is glycolysis, where sugars such as glucose and fructose are converted into pyruvate and some ATP is generated. Pyruvate is an intermediate in several metabolic pathways, but the majority is converted to acetyl-CoA through aerobic (with oxygen) glycolysis and fed into the citric acid cycle. Although some more ATP is generated in the citric acid cycle, the most important product is NADH, which is made from NAD&amp;lt;sup&amp;gt;+&amp;lt;/sup&amp;gt; as the acetyl-CoA is oxidized. This oxidation releases carbon dioxide as a waste product. In anaerobic conditions, glycolysis produces lactate, through the enzyme lactate dehydrogenase re-oxidizing NADH to NAD+ for re-use in glycolysis. An alternative route for glucose breakdown is the pentose phosphate pathway, which reduces the coenzyme NADPH and produces pentose sugars such as ribose, the sugar component of nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
碳水化合物分解代谢是将碳水化合物分解成较小的单位的过程。碳水化合物一旦被消化成单糖，通常就被带入细胞。一旦进入细胞内，分解的主要途径就是糖酵解，其中糖（例如葡萄糖和果糖）被转化为丙酮酸并生成一些ATP。丙酮酸是几种代谢途径中的中间体，但大多数通过有氧（含氧）糖酵解转化为乙酰辅酶 a 并进入三羧酸循环。尽管在三羧酸循环中会产生更多的ATP，但最重要的产物是NADH，它是由 NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; 在乙酰辅酶A被氧化后制成的。这种氧化释放出作为废物的二氧化碳。在厌氧条件下，糖酵解产生乳酸盐，即由乳酸脱氢酶将丙酮酸盐转化为乳酸盐，同时将NADH重新氧化为NAD &amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; 再用于糖酵解。葡萄糖分解的另一种途径是磷酸戊糖途径，它还原辅酶NADPH并产生戊糖，如核糖（核酸的糖成分）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by [[hydrolysis]] to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by [[beta oxidation]] to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. ''M. tuberculosis'' can also grow on the lipid [[cholesterol]] as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of ''M. tuberculosis''.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wipperman MF, Sampson NS, Thomas ST | title = Pathogen roid rage: cholesterol utilization by Mycobacterium tuberculosis | journal = Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology | volume = 49 | issue = 4 | pages = 269–93 | date = 2014 | pmid = 24611808 | pmc = 4255906 | doi = 10.3109/10409238.2014.895700 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fats are catabolised by hydrolysis to free fatty acids and glycerol. The glycerol enters glycolysis and the fatty acids are broken down by beta oxidation to release acetyl-CoA, which then is fed into the citric acid cycle. Fatty acids release more energy upon oxidation than carbohydrates because carbohydrates contain more oxygen in their structures. Steroids are also broken down by some bacteria in a process similar to beta oxidation, and this breakdown process involves the release of significant amounts of acetyl-CoA, propionyl-CoA, and pyruvate, which can all be used by the cell for energy. M. tuberculosis can also grow on the lipid cholesterol as a sole source of carbon, and genes involved in the cholesterol use pathway(s) have been validated as important during various stages of the infection lifecycle of M. tuberculosis.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪通过水解作用分解为游离脂肪酸和甘油。甘油进入糖酵解，脂肪酸被 β氧化分解，释放出乙酰辅酶A，然后进入三羧酸循环。脂肪酸在氧化时会释放比碳水化合物更多的能量，因为碳水化合物的结构中含有更多的氧。类固醇也会被一些细菌在类似于 β 氧化的过程中分解，这个分解过程会释放出大量的乙酰辅酶A、丙酰辅酶A和丙酮酸，它们都可以给细胞提供能量。结核杆菌也可以依靠脂质胆固醇这唯一的碳源生长，而且参与胆固醇利用途径的基因已经被证实在结核杆菌感染生命周期的不同阶段都是重要的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Amino acid]]s are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to [[urea]] and carbon dioxide as a source of energy.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sakami W, Harrington H | title = Amino Acid Metabolism | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 32 | issue =  | pages = 355–98 | year = 1963 | pmid = 14144484 | doi = 10.1146/annurev.bi.32.070163.002035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a [[transaminase]]. The amino group is fed into the [[urea cycle]], leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a [[keto acid]]. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of [[glutamate]] forms α-[[alpha-Ketoglutaric acid|ketoglutarate]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brosnan JT | title = Glutamate, at the interface between amino acid and carbohydrate metabolism | journal = The Journal of Nutrition | volume = 130 | issue = 4S Suppl | pages = 988S–90S | date = April 2000 | pmid = 10736367 | doi = 10.1093/jn/130.4.988S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The [[glucogenic amino acid]]s can also be converted into glucose, through [[gluconeogenesis]] (discussed below).&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Young VR, Ajami AM | title = Glutamine: the emperor or his clothes? | journal = The Journal of Nutrition | volume = 131 | issue = 9 Suppl | pages = 2449S–59S; discussion 2486S–7S | date = September 2001 | pmid = 11533293 | doi = 10.1093/jn/131.9.2449S | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are either used to synthesize proteins and other biomolecules, or oxidized to urea and carbon dioxide as a source of energy. The oxidation pathway starts with the removal of the amino group by a transaminase. The amino group is fed into the urea cycle, leaving a deaminated carbon skeleton in the form of a keto acid. Several of these keto acids are intermediates in the citric acid cycle, for example the deamination of glutamate forms α-ketoglutarate. The glucogenic amino acids can also be converted into glucose, through gluconeogenesis (discussed below).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸可以用来合成蛋白质和其他生物分子，也可以被氧化成尿素和二氧化碳从而提供能量。氧化途径从转氨酶去除氨基酸上的氨基开始。氨基进入尿素循环，留下酮酸形式的脱氨基碳骨架。其中一些酮酸是三羧酸循环的中间产物，例如谷氨酸的脱氨反应形成 α- 酮戊二酸。葡萄糖原氨基酸也可以通过糖异生作用转化为葡萄糖(具体内容见下文)。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Energy transformations==&lt;br /&gt;
能量转换&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Oxidative phosphorylation===&lt;br /&gt;
氧化磷酸化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Oxidative phosphorylation|Chemiosmosis|Mitochondrion}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：氧化磷酸化，化学渗透和线粒体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in [[eukaryote]]s by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the [[electron transport chain]]. In [[prokaryote]]s, these proteins are found in the cell's [[bacterial cell structure|inner membrane]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hosler JP, Ferguson-Miller S, Mills DA | title = Energy transduction: proton transfer through the respiratory complexes | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue =  | pages = 165–87 | year = 2006 | pmid = 16756489 | pmc = 2659341 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.062003.101730 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These proteins use the energy released from passing electrons from [[reducing agent|reduced]] molecules like NADH onto [[oxygen]] to pump [[proton]]s across a membrane.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schultz BE, Chan SI | title = Structures and proton-pumping strategies of mitochondrial respiratory enzymes | journal = Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure | volume = 30 | issue =  | pages = 23–65 | year = 2001 | pmid = 11340051 | doi = 10.1146/annurev.biophys.30.1.23 | url = https://authors.library.caltech.edu/1623/1/SCHarbbs01.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In oxidative phosphorylation, the electrons removed from organic molecules in areas such as the protagon acid cycle are transferred to oxygen and the energy released is used to make ATP. This is done in eukaryotes by a series of proteins in the membranes of mitochondria called the electron transport chain. In prokaryotes, these proteins are found in the cell's inner membrane. These proteins use the energy released from passing electrons from reduced molecules like NADH onto oxygen to pump protons across a membrane.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氧化磷酸化中，通过如柠檬酸循环等代谢途径，电子从被消化吸收的食物分子上转移到氧气上，并将产生的能量以ATP的方式储存起来。在真核生物中，这一过程是通过线粒体膜上的一系列膜蛋白来完成的，被称为电子传递链。而在原核生物中，这些蛋白质存在于细胞的内膜中。这些蛋白质利用电子从还原性分子(如NADH)传递到氧气所释放的能量来泵送质子穿过细胞膜。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:ATPsyn.gif|thumb|right|Mechanism of [[ATP synthase]]. ATP is shown in red, ADP and phosphate in pink and the rotating stalk subunit in black.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Mechanism of [[ATP synthase. ATP is shown in red, ADP and phosphate in pink and the rotating stalk subunit in black.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[ ATP 合成酶]的作用机制。ATP 显示为红色，ADP 和磷酸显示为粉红色，转柄亚基显示为黑色&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton [[diffusion|concentration difference]] across the membrane and generates an [[electrochemical gradient]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Capaldi RA, Aggeler R | title = Mechanism of the F(1)F(0)-type ATP synthase, a biological rotary motor | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 27 | issue = 3 | pages = 154–60 | date = March 2002 | pmid = 11893513 | doi = 10.1016/S0968-0004(01)02051-5 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called [[ATP synthase]]. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the [[active site]] of the synthase domain to change shape and phosphorylate [[adenosine diphosphate]]&amp;amp;nbsp;– turning it into ATP.&amp;lt;ref name=Dimroth/&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Pumping protons out of the mitochondria creates a proton concentration difference across the membrane and generates an electrochemical gradient. This force drives protons back into the mitochondrion through the base of an enzyme called ATP synthase. The flow of protons makes the stalk subunit rotate, causing the active site of the synthase domain to change shape and phosphorylate adenosine diphosphate– turning it into ATP.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
将质子泵出线粒体，会在膜上形成质子浓度差，产生电化学梯度。这种力量促使质子通过ATP合成酶的基座回到线粒体中。质子的流动使柄亚基旋转，从而改变合成酶域的活性位点的形状，使二磷酸腺苷磷酸化--变成ATP。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from inorganic compounds===&lt;br /&gt;
无机化合物的能量&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Microbial metabolism|Nitrogen cycle}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：微生物代谢和氮循环&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Chemolithotroph]]y is a type of metabolism found in [[prokaryote]]s where energy is obtained from the oxidation of [[inorganic compound]]s. These organisms can use [[hydrogen]],&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Friedrich B, Schwartz E | title = Molecular biology of hydrogen utilization in aerobic chemolithotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 47 | issue =  | pages = 351–83 | year = 1993 | pmid = 8257102 | doi = 10.1146/annurev.mi.47.100193.002031 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; reduced [[sulfur]] compounds (such as [[sulfide]], [[hydrogen sulfide]] and [[thiosulfate]]),&amp;lt;ref name=Physiology1/&amp;gt; [[Iron(II) oxide|ferrous iron (FeII)]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Weber KA, Achenbach LA, Coates JD | title = Microorganisms pumping iron: anaerobic microbial iron oxidation and reduction | journal = Nature Reviews. Microbiology | volume = 4 | issue = 10 | pages = 752–64 | date = October 2006 | pmid = 16980937 | doi = 10.1038/nrmicro1490 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1203&amp;amp;context=bioscifacpub | s2cid = 8528196 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; or [[ammonia]]&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Jetten MS, Strous M, van de Pas-Schoonen KT, Schalk J, van Dongen UG, van de Graaf AA, Logemann S, Muyzer G, van Loosdrecht MC, Kuenen JG | display-authors = 6 | title = The anaerobic oxidation of ammonium | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 22 | issue = 5 | pages = 421–37 | date = December 1998 | pmid = 9990725 | doi = 10.1111/j.1574-6976.1998.tb00379.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as [[oxygen]] or [[nitrite]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Simon J | title = Enzymology and bioenergetics of respiratory nitrite ammonification | journal = FEMS Microbiology Reviews | volume = 26 | issue = 3 | pages = 285–309 | date = August 2002 | pmid = 12165429 | doi = 10.1111/j.1574-6976.2002.tb00616.x | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These microbial processes are important in global [[biogeochemical cycle]]s such as [[acetogenesis]], [[nitrification]] and [[denitrification]] and are critical for [[fertility (soil)|soil fertility]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Conrad R | title = Soil microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO) | journal = Microbiological Reviews | volume = 60 | issue = 4 | pages = 609–40 | date = December 1996 | pmid = 8987358 | pmc = 239458 | doi = 10.1128/MMBR.60.4.609-640.1996 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Barea JM, Pozo MJ, Azcón R, Azcón-Aguilar C | title = Microbial co-operation in the rhizosphere | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 56 | issue = 417 | pages = 1761–78 | date = July 2005 | pmid = 15911555 | doi = 10.1093/jxb/eri197 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Chemolithotrophy is a type of metabolism found in prokaryotes where energy is obtained from the oxidation of inorganic compounds. These organisms can use hydrogen, reduced sulfur compounds (such as sulfide, hydrogen sulfide and thiosulfate), or ammonia as sources of reducing power and they gain energy from the oxidation of these compounds with electron acceptors such as oxygen or nitrite. These microbial processes are important in global biogeochemical cycles such as acetogenesis, nitrification and denitrification and are critical for soil fertility.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
化能无机营养是在原核生物中发现的一种新陈代谢，其能量来自于无机化合物的氧化。这些生物可以利用氢气、还原硫化合物(如硫化物、硫化氢和硫代硫酸酯)或氨作为还原力的来源，它们从这些化合物与氧或亚硝酸盐等电子接受体的氧化作用中获得能量。这些微生物过程在全球生物地球化学循环（如乙酰化、硝化和反硝化）中非常重要，对土壤肥力也很关键。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Energy from light===&lt;br /&gt;
光能&lt;br /&gt;
{{further|Phototroph|Photophosphorylation|Chloroplast}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光养，光磷酸化和叶绿体&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by [[plant]]s, [[cyanobacteria]], [[purple bacteria]], [[green sulfur bacteria]] and some [[protist]]s. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = van der Meer MT, Schouten S, Bateson MM, Nübel U, Wieland A, Kühl M, de Leeuw JW, Sinninghe Damsté JS, Ward DM | display-authors = 6 | title = Diel variations in carbon metabolism by green nonsulfur-like bacteria in alkaline siliceous hot spring microbial mats from Yellowstone National Park | journal = Applied and Environmental Microbiology | volume = 71 | issue = 7 | pages = 3978–86 | date = July 2005 | pmid = 16000812 | pmc = 1168979 | doi = 10.1128/AEM.71.7.3978-3986.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tichi MA, Tabita FR | title = Interactive control of Rhodobacter capsulatus redox-balancing systems during phototrophic metabolism | journal = Journal of Bacteriology | volume = 183 | issue = 21 | pages = 6344–54 | date = November 2001 | pmid = 11591679 | pmc = 100130 | doi = 10.1128/JB.183.21.6344-6354.2001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The energy in sunlight is captured by plants, cyanobacteria, purple bacteria, green sulfur bacteria and some protists. This process is often coupled to the conversion of carbon dioxide into organic compounds, as part of photosynthesis, which is discussed below. The energy capture and carbon fixation systems can however operate separately in prokaryotes, as purple bacteria and green sulfur bacteria can use sunlight as a source of energy, while switching between carbon fixation and the fermentation of organic compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
阳光中的能量被植物、蓝藻、紫细菌、绿硫细菌和一些原生生物所吸收。这个过程通常与二氧化碳转化为有机化合物相结合，这是光合作用的一部分，下文将对此进行讨论。然而，原核生物的能量捕获和碳固定系统可以单独运作，因为紫色细菌和绿硫细菌可以利用阳光作为能源，同时在碳固定和有机化合物发酵之间转换。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Raff|first4=Martin|last5=Roberts|first5=Keith|last6=Walter|first6=Peter | name-list-style = vanc |date=2002|chapter =Energy Conversion: Mitochondria and Chloroplasts|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21063/|title =Molecular Biology of the Cell. 4th edition|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt; The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called [[photosynthetic reaction centre]]s. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of [[photosynthetic pigment]] present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Allen JP, Williams JC | title = Photosynthetic reaction centers | journal = FEBS Letters | volume = 438 | issue = 1–2 | pages = 5–9 | date = October 1998 | pmid = 9821949 | doi = 10.1016/S0014-5793(98)01245-9 | s2cid = 21596537 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In many organisms, the capture of solar energy is similar in principle to oxidative phosphorylation, as it involves the storage of energy as a proton concentration gradient. This proton motive force then drives ATP synthesis. The electrons needed to drive this electron transport chain come from light-gathering proteins called photosynthetic reaction centres. Reaction centers are classed into two types depending on the nature of photosynthetic pigment present, with most photosynthetic bacteria only having one type, while plants and cyanobacteria have two.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在许多生物体中，太阳能的获取在原理上类似于氧化磷酸化，因为它涉及到以质子浓度梯度的形式储存能量。这种质子动力驱动 ATP 的合成。驱动这种电子传递链所需的电子来自于聚光蛋白质，这种蛋白质被叫做光合反应中心。根据存在的光合色素的性质，反应中心分为两种类型。大多数光合细菌只有一种类型，而植物和蓝藻有两种类型。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, [[photosystem|photosystem II]] uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the [[cytochrome b6f complex]], which uses their energy to pump protons across the [[thylakoid]] membrane in the [[chloroplast]].&amp;lt;ref name=Nelson2004/&amp;gt; These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through [[photosystem|photosystem I]] and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt;sup&amp;gt;+.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Munekage Y, Hashimoto M, Miyake C, Tomizawa K, Endo T, Tasaka M, Shikanai T | title = Cyclic electron flow around photosystem I is essential for photosynthesis | journal = Nature | volume = 429 | issue = 6991 | pages = 579–82 | date = June 2004 | pmid = 15175756 | doi = 10.1038/nature02598 | bibcode = 2004Natur.429..579M | s2cid = 4421776 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;/sup&amp;gt;fThese cooenzyme can be used in the [[Calvin cycle]], which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In plants, algae, and cyanobacteria, photosystem II uses light energy to remove electrons from water, releasing oxygen as a waste product. The electrons then flow to the cytochrome b6f complex, which uses their energy to pump protons across the thylakoid membrane in the chloroplast. These protons move back through the membrane as they drive the ATP synthase, as before. The electrons then flow through photosystem I and can then either be used to reduce the coenzyme NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt; .fThese cooenzyme can be used in the Calvin cycle, which is discussed below, or recycled for further ATP generation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在植物、藻类和蓝藻中，光系统 II 利用光能将电子从水中移走，释放出氧气。然后电子流向细胞色素b6f蛋白复合体，后者利用它们的能量穿过叶绿体中的类囊体膜，泵入质子。这些质子在驱动ATP合成酶时通过膜向后移动，就像之前一样。然后电子流经光系统I，可以用来减少辅酶NADP&amp;lt; sup &amp;gt; + &amp;lt;/sup &amp;gt;。这些辅酶可用于’’’&amp;lt;font color=’’#ff8000’’&amp;gt; 卡尔文循环Calvin cycle&amp;lt;/font&amp;gt;’’’(下文将对此进行讨论)，或被循环用于进一步生成ATP。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Anabolism==&lt;br /&gt;
合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Anabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：合成代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Anabolism''' is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as [[amino acid]]s, [[monosaccharide]]s, [[Terpenoid|isoprenoids]] and [[nucleotide]]s, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as [[protein]]s, [[polysaccharide]]s, [[lipid]]s and [[nucleic acid]]s.&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot;&amp;gt;{{cite web|last=Mandal|first=Ananya| name-list-style = vanc |date=2009-11-26|title=What is Anabolism?|url=https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Anabolism.aspx|access-date=2020-07-04|website=News-Medical.net|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism is the set of constructive metabolic processes where the energy released by catabolism is used to synthesize complex molecules. In general, the complex molecules that make up cellular structures are constructed step-by-step from small and simple precursors. Anabolism involves three basic stages. First, the production of precursors such as amino acids, monosaccharides, isoprenoids and nucleotides, secondly, their activation into reactive forms using energy from ATP, and thirdly, the assembly of these precursors into complex molecules such as proteins, polysaccharides, lipids and nucleic acids.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
合成代谢是一系列建设性的新陈代谢过程，在这一系列过程中分解代谢所释放的能量被用来合成复杂的分子。一般来说，组成细胞结构的复杂分子是由小而简单的前体逐步构成的。合成代谢包括三个基本阶段。首先是氨基酸、单糖、异戊二烯和核苷酸等前体的产生，其次是利用ATP产生的能量将它们活化成活性形式，第三是将这些前体组装成复杂的分子，如蛋白质、多糖、脂质和核酸。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. [[Autotroph]]s such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like [[carbon dioxide]] and water.  [[Heterotroph]]s, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&amp;lt;ref name=&amp;quot;:0&amp;quot; /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anabolism in organisms can be different according to the source of constructed molecules in their cells. Autotrophs such as plants can construct the complex organic molecules in cells such as polysaccharides and proteins from simple molecules like carbon dioxide and water.  Heterotrophs, on the other hand, require a source of more complex substances, such as monosaccharides and amino acids, to produce these complex molecules. Organisms can be further classified by ultimate source of their energy: photoautotrophs and photoheterotrophs obtain energy from light, whereas chemoautotrophs and chemoheterotrophs obtain energy from inorganic oxidation reactions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体的合成代谢根据其细胞中构建分子的来源而有所不同。植物等自养生物可以在细胞中利用二氧化碳和水等简单分子中构建复杂的有机分子（如多糖和蛋白质）。而异养生物则需要更复杂的物质来源（如单糖和氨基酸）才能产生这些复杂的分子。生物可以根据其能量的最终来源进一步分类: 光自养生物和光异养生物从光中获得能量，而化能自养生物和化能异养生物从无机氧化反应中获得能量。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbon fixation===&lt;br /&gt;
碳固定&lt;br /&gt;
{{further|Photosynthesis|Carbon fixation|Chemosynthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：光合作用，碳固定和化学合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Plagiomnium affine laminazellen.jpeg|thumb|Plant cells (bounded by purple walls) filled with chloroplasts (green), which are the site of photosynthesis]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
含叶绿体（绿色）的植物细胞（以紫色壁为边界），叶绿体是光合作用的部位&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and [[carbon dioxide]] (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the [[photosynthetic reaction centre]]s, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into [[glycerate 3-phosphate]], which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme [[RuBisCO]] as part of the [[Calvin cycle|Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Miziorko HM, Lorimer GH | title = Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 52 | issue =  | pages = 507–35 | year = 1983 | pmid = 6351728 | doi = 10.1146/annurev.bi.52.070183.002451 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Three types of photosynthesis occur in plants, [[C3 carbon fixation]], [[C4 carbon fixation]] and [[Crassulacean acid metabolism|CAM photosynthesis]]. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dodd AN, Borland AM, Haslam RP, Griffiths H, Maxwell K | title = Crassulacean acid metabolism: plastic, fantastic | journal = Journal of Experimental Botany | volume = 53 | issue = 369 | pages = 569–80 | date = April 2002 | pmid = 11886877 | doi = 10.1093/jexbot/53.369.569 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Photosynthesis is the synthesis of carbohydrates from sunlight and carbon dioxide (CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;). In plants, cyanobacteria and algae, oxygenic photosynthesis splits water, with oxygen produced as a waste product. This process uses the ATP and NADPH produced by the photosynthetic reaction centres, as described above, to convert CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; into glycerate 3-phosphate, which can then be converted into glucose. This carbon-fixation reaction is carried out by the enzyme RuBisCO as part of the Calvin – Benson cycle.[64] Three types of photosynthesis occur in plants, C3 carbon fixation, C4 carbon fixation and CAM photosynthesis. These differ by the route that carbon dioxide takes to the Calvin cycle, with C3 plants fixing CO2 directly, while C4 and CAM photosynthesis incorporate the CO2 into other compounds first, as adaptations to deal with intense sunlight and dry conditions.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
光合作用就是依靠阳光和二氧化碳(CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;)合成碳水化合物。在植物中，蓝细菌和藻类的含氧光合作用使水分解，排出氧气。如前所述，这一过程利用光合反应中心产生的ATP和NADPH将CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt;转化为三磷酸甘油酯，然后再转化为葡萄糖。这个固碳反应作为卡尔文-本森Calvin – Benson 循环的一部分是在RuBisCO酶的催化下进行的。植物有三种类型的光合作用:C3固碳、C4固碳和CAM光合作用。它们的不同之处在于二氧化碳进入卡尔文循环的路径不同，C3植物直接固定二氧化碳，而C4和CAM植物首先将二氧化碳吸收到其他化合物中，以适应强烈的阳光和干燥的环境。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic [[prokaryote]]s the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin&amp;amp;nbsp;– Benson cycle, a [[Reverse Krebs cycle|reversed citric acid]] cycle,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hügler M, Wirsen CO, Fuchs G, Taylor CD, Sievert SM | title = Evidence for autotrophic CO2 fixation via the reductive tricarboxylic acid cycle by members of the epsilon subdivision of proteobacteria | journal = Journal of Bacteriology | volume = 187 | issue = 9 | pages = 3020–7 | date = May 2005 | pmid = 15838028 | pmc = 1082812 | doi = 10.1128/JB.187.9.3020-3027.2005 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; or the carboxylation of acetyl-CoA.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Strauss G, Fuchs G | title = Enzymes of a novel autotrophic CO2 fixation pathway in the phototrophic bacterium Chloroflexus aurantiacus, the 3-hydroxypropionate cycle | journal = European Journal of Biochemistry | volume = 215 | issue = 3 | pages = 633–43 | date = August 1993 | pmid = 8354269 | doi = 10.1111/j.1432-1033.1993.tb18074.x }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Prokaryotic [[Chemotroph|chemoautotrophs]] also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Shively JM, van Keulen G, Meijer WG | title = Something from almost nothing: carbon dioxide fixation in chemoautotrophs | journal = Annual Review of Microbiology | volume = 52 | issue =  | pages = 191–230 | year = 1998 | pmid = 9891798 | doi = 10.1146/annurev.micro.52.1.191 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In photosynthetic prokaryotes the mechanisms of carbon fixation are more diverse. Here, carbon dioxide can be fixed by the Calvin– Benson cycle, a reversed citric acid cycle, or the carboxylation of acetyl-CoA. Prokaryotic chemoautotrophs also fix CO&amp;lt;sub&amp;gt;2&amp;lt;/sub&amp;gt; through the Calvin–Benson cycle, but use energy from inorganic compounds to drive the reaction.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在能够光合作用的原核生物中，碳固定的机制更加多样。对它们而言，二氧化碳可以通过Calvin– Benson循环、反向三羧酸循环或乙酰辅酶A的羧化作用得到固定。原核化能自养生物也通过Calvin– Benson环固定CO &amp;lt; sub &amp;gt; 2 &amp;lt;/sub &amp;gt;，但它们利用无机化合物的能量来驱动反应。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Carbohydrates and glycans===&lt;br /&gt;
碳水化合物和聚糖&lt;br /&gt;
{{further|Gluconeogenesis|Glyoxylate cycle|Glycogenesis|Glycosylation}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：糖异生，乙醛酸循环，糖异生和糖基化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into [[monosaccharide]]s such as [[glucose]] and then used to assemble [[polysaccharide]]s such as [[starch]]. The generation of [[glucose]] from compounds like [[pyruvate]], [[lactic acid|lactate]], [[glycerol]], [[glycerate 3-phosphate]] and [[amino acid]]s is called [[gluconeogenesis]]. Gluconeogenesis converts pyruvate to [[glucose-6-phosphate]] through a series of intermediates, many of which are shared with [[glycolysis]].&amp;lt;ref name=Bouche/&amp;gt; However, this pathway is not simply [[glycolysis]] run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a [[futile cycle]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Boiteux A, Hess B | title = Design of glycolysis | journal = Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences | volume = 293 | issue = 1063 | pages = 5–22 | date = June 1981 | pmid = 6115423 | doi = 10.1098/rstb.1981.0056 | doi-access = free | bibcode = 1981RSPTB.293....5B }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pilkis SJ, el-Maghrabi MR, Claus TH | title = Fructose-2,6-bisphosphate in control of hepatic gluconeogenesis. From metabolites to molecular genetics | journal = Diabetes Care | volume = 13 | issue = 6 | pages = 582–99 | date = June 1990 | pmid = 2162755 | doi = 10.2337/diacare.13.6.582 | s2cid = 44741368 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In carbohydrate anabolism, simple organic acids can be converted into monosaccharides such as glucose and then used to assemble polysaccharides such as starch. The generation of glucose from compounds like pyruvate, lactate, glycerol, glycerate 3-phosphate and amino acids is called gluconeogenesis. Gluconeogenesis converts pyruvate to glucose-6-phosphate through a series of intermediates, many of which are shared with glycolysis.However, this pathway is not simply glycolysis run in reverse, as several steps are catalyzed by non-glycolytic enzymes. This is important as it allows the formation and breakdown of glucose to be regulated separately, and prevents both pathways from running simultaneously in a futile cycle.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在碳水化合物合成代谢过程中，简单的有机酸可转化为葡萄糖等单糖，再用于合成淀粉等多糖。由丙酮酸、乳酸、甘油、3-磷酸甘油酸和氨基酸等化合物生成葡萄糖称为葡萄糖异生。糖异生作用通过一系列中间产物将丙酮酸转化为葡萄糖-6-磷酸，其中许多中间产物与糖酵解过程相同。然而，这一途径并不是简单的糖酵解逆向运行，因为有几个步骤是由非糖酵解酶催化的。这很重要，因为它使得葡萄糖的形成和分解可以分别被调节，而且防止了两条途径在无效循环中同时运行。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in [[vertebrate]]s such as humans the [[fatty acid]]s in these stores cannot be converted to glucose through [[gluconeogenesis]] as these organisms cannot convert acetyl-CoA into [[pyruvate]]; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery.&amp;lt;ref name=Ensign&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ensign SA | title = Revisiting the glyoxylate cycle: alternate pathways for microbial acetate assimilation | journal = Molecular Microbiology | volume = 61 | issue = 2 | pages = 274–6 | date = July 2006 | pmid = 16856935 | doi = 10.1111/j.1365-2958.2006.05247.x | s2cid = 39986630 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce [[Ketone body|ketone bodies]] from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Finn PF, Dice JF | title = Proteolytic and lipolytic responses to starvation | journal = Nutrition | volume = 22 | issue = 7–8 | pages = 830–44 | year = 2006 | pmid = 16815497 | doi = 10.1016/j.nut.2006.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the [[glyoxylate cycle]], which bypasses the [[decarboxylation]] step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to [[oxaloacetate]], where it can be used for the production of glucose.&amp;lt;ref name=Ensign/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg HL, Krebs HA | title = Synthesis of cell constituents from C2-units by a modified tricarboxylic acid cycle | journal = Nature | volume = 179 | issue = 4568 | pages = 988–91 | date = May 1957 | pmid = 13430766 | doi = 10.1038/179988a0 | s2cid = 40858130 | bibcode = 1957Natur.179..988K }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal|last1=Evans|first1=Rhys D.|last2=Heather|first2=Lisa C. | name-list-style = vanc |date=June 2016|title=Metabolic pathways and abnormalities|journal=Surgery (Oxford)|volume=34|issue=6|pages=266–272|doi=10.1016/j.mpsur.2016.03.010|issn=0263-9319|url=https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:84c0a8e7-38e9-4de2-ba19-9f129a07987a}}&amp;lt;/ref&amp;gt; &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Although fat is a common way of storing energy, in vertebrates such as humans the fatty acids in these stores cannot be converted to glucose through gluconeogenesis as these organisms cannot convert acetyl-CoA into pyruvate; plants do, but animals do not, have the necessary enzymatic machinery. As a result, after long-term starvation, vertebrates need to produce ketone bodies from fatty acids to replace glucose in tissues such as the brain that cannot metabolize fatty acids. In other organisms such as plants and bacteria, this metabolic problem is solved using the glyoxylate cycle, which bypasses the decarboxylation step in the citric acid cycle and allows the transformation of acetyl-CoA to oxaloacetate, where it can be used for the production of glucose. Other than fat, glucose is stored in most tissues, as an energy resource available within the tissue through glycogenesis which was usually being used to maintained glucose level in blood. &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
虽然脂肪是储存能量的一种常见方式，但在脊椎动物(如人类)体内储存的脂肪酸不能通过葡萄糖异生作用转化为葡萄糖，因为这些生物不能将乙酰辅酶A转化为丙酮酸;植物有必要的酶催化机制，而动物没有。因此，在长期饥饿后，脊椎动物需要从脂肪酸中产生酮体，以取代大脑等不能代谢脂肪酸的组织中的葡萄糖。在其他生物体如植物和细菌中，这个代谢问题是靠乙醛酸循环来解决的。乙醛酸循环绕过三羧酸循环中的脱羧步骤，并将乙酰辅酶a转化为草酰乙酸，在那里它可以用来生产葡萄糖。除了脂肪，葡萄糖也作为一种能量资源储存在大多数组织中，一般会通过它的糖化来维持血液中的葡萄糖水平。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and [[glycan]]s are made by the sequential addition of monosaccharides by [[glycosyltransferase]] from a reactive sugar-phosphate donor such as [[uridine diphosphate glucose]] (UDP-Glc) to an acceptor [[hydroxyl]] group on the growing polysaccharide. As any of the [[hydroxyl]] groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1=Freeze|first1=Hudson H. | name-list-style = vanc | chapter =Glycosylation Precursors|date=2015|url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK453043/| title = Essentials of Glycobiology|editor-last=Varki|editor-first=Ajit|edition=3rd|place=Cold Spring Harbor (NY)|publisher=Cold Spring Harbor Laboratory Press|pmid=28876856|access-date=2020-07-08|last2=Hart|first2=Gerald W.|last3=Schnaar|first3=Ronald L.|doi=10.1101/glycobiology.3e.005 |doi-broken-date=1 November 2020 |editor2-last=Cummings|editor2-first=Richard D.|editor3-last=Esko|editor3-first=Jeffrey D.|editor4-last=Stanley|editor4-first=Pamela }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called [[oligosaccharyltransferase]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Opdenakker G, Rudd PM, Ponting CP, Dwek RA | title = Concepts and principles of glycobiology | journal = FASEB Journal | volume = 7 | issue = 14 | pages = 1330–7 | date = November 1993 | pmid = 8224606 | doi = 10.1096/fasebj.7.14.8224606 | s2cid = 10388991 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = McConville MJ, Menon AK | title = Recent developments in the cell biology and biochemistry of glycosylphosphatidylinositol lipids (review) | journal = Molecular Membrane Biology | volume = 17 | issue = 1 | pages = 1–16 | year = 2000 | pmid = 10824734 | doi = 10.1080/096876800294443 | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Polysaccharides and glycans are made by the sequential addition of monosaccharides by glycosyltransferase from a reactive sugar-phosphate donor such as uridine diphosphate glucose (UDP-Glc) to an acceptor hydroxyl group on the growing polysaccharide. As any of the hydroxyl groups on the ring of the substrate can be acceptors, the polysaccharides produced can have straight or branched structures. The polysaccharides produced can have structural or metabolic functions themselves, or be transferred to lipids and proteins by enzymes called oligosaccharyltransferases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
多糖和聚糖是在糖基转移酶作用下，将单糖从活性糖-磷酸盐供体（如尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-Glc)）依次加入到生长中的多糖的受体羟基上形成的。由于底物环上的任何羟基都可以作为受体，所以产生的多糖会有直链或支链结构。产生的多糖本身具有结构或代谢功能，还可以通过低聚糖转移酶转移到脂质和蛋白质中。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Fatty acids, isoprenoids and sterol===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸，类异戊二烯和固醇&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{further|Fatty acid synthesis|Steroid metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：脂肪酸合成和类固醇代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Sterol synthesis.svg|thumb|right|upright=1.6|Simplified version of the [[steroid synthesis]] pathway with the intermediates [[isopentenyl pyrophosphate]] (IPP), [[dimethylallyl pyrophosphate]] (DMAPP), [[geranyl pyrophosphate]] (GPP) and [[squalene]] shown. Some intermediates are omitted for clarity.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Simplified version of the [[steroid synthesis pathway with the intermediates isopentenyl pyrophosphate (IPP), dimethylallyl pyrophosphate (DMAPP), geranyl pyrophosphate (GPP) and squalene shown. Some intermediates are omitted for clarity.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
具有中间体异戊烯基焦磷酸酯（IPP），二甲基烯丙基焦磷酸酯（DMAPP），香叶基焦磷酸酯（GPP）和角鲨烯的类固醇合成途径的简化版本。为了清晰起见，省略了一些中间步骤。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by [[fatty acid synthase]]s that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, [[dehydration reaction|dehydrate]] it to an [[alkene]] group and then reduce it again to an [[alkane]] group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Chirala SS, Wakil SJ | title = Structure and function of animal fatty acid synthase | journal = Lipids | volume = 39 | issue = 11 | pages = 1045–53 | date = November 2004 | pmid = 15726818 | doi = 10.1007/s11745-004-1329-9 | s2cid = 4043407 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; while in plant [[plastid]]s and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = White SW, Zheng J, Zhang YM | title = The structural biology of type II fatty acid biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 74 | issue =  | pages = 791–831 | year = 2005 | pmid = 15952903 | doi = 10.1146/annurev.biochem.74.082803.133524 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ohlrogge JB, Jaworski JG | title = Regulation of Fatty Acid Synthesis | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 48 | issue =  | pages = 109–136 | date = June 1997 | pmid = 15012259 | doi = 10.1146/annurev.arplant.48.1.109 | s2cid = 46348092 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Fatty acids are made by fatty acid synthases that polymerize and then reduce acetyl-CoA units. The acyl chains in the fatty acids are extended by a cycle of reactions that add the acyl group, reduce it to an alcohol, dehydrate it to an alkene group and then reduce it again to an alkane group. The enzymes of fatty acid biosynthesis are divided into two groups: in animals and fungi, all these fatty acid synthase reactions are carried out by a single multifunctional type I protein, while in plant plastids and bacteria separate type II enzymes perform each step in the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
脂肪酸是由脂肪酸合成酶聚合并还原乙酰辅酶A单元制成的。脂肪酸中的酰基链通过一些反应的循环得以延伸，这些反应包括:添加酰基，将其还原为醇，脱水成烯烃基团，然后再还原为烷烃基团。脂肪酸生物合成的酶可以分为两类：在动物和真菌中，所有脂肪酸合成酶的反应都是由单一的多功能I型蛋白来完成的，而在植物的质体和细菌中，则由单独的II型酶来完成每一步。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Terpene]]s and [[terpenoid|isoprenoids]] are a large class of lipids that include the [[carotenoid]]s and form the largest class of plant [[natural product]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Dubey VS, Bhalla R, Luthra R | title = An overview of the non-mevalonate pathway for terpenoid biosynthesis in plants | journal = Journal of Biosciences | volume = 28 | issue = 5 | pages = 637–46 | date = September 2003 | pmid = 14517367 | doi = 10.1007/BF02703339 | url = http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | url-status = dead | s2cid = 27523830 | archive-url = https://web.archive.org/web/20070415213325/http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf | df =  | archive-date = 15 April 2007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These compounds are made by the assembly and modification of [[isoprene]] units donated from the reactive precursors [[isopentenyl pyrophosphate]] and [[dimethylallyl pyrophosphate]].&amp;lt;ref name=Kuzuyama&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kuzuyama T, Seto H | title = Diversity of the biosynthesis of the isoprene units | journal = Natural Product Reports | volume = 20 | issue = 2 | pages = 171–83 | date = April 2003 | pmid = 12735695 | doi = 10.1039/b109860h }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the [[mevalonate pathway]] produces these compounds from acetyl-CoA,&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Grochowski LL, Xu H, White RH | title = Methanocaldococcus jannaschii uses a modified mevalonate pathway for biosynthesis of isopentenyl diphosphate | journal = Journal of Bacteriology | volume = 188 | issue = 9 | pages = 3192–8 | date = May 2006 | pmid = 16621811 | pmc = 1447442 | doi = 10.1128/JB.188.9.3192-3198.2006 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; while in plants and bacteria the [[non-mevalonate pathway]] uses pyruvate and [[glyceraldehyde 3-phosphate]] as substrates.&amp;lt;ref name=Kuzuyama/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lichtenthaler HK | title = The 1-Deoxy-D-Xylulose-5-Phosphate Pathway of Isoprenoid Biosynthesis in Plants | journal = Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology | volume = 50 | issue =  | pages = 47–65 | date = June 1999 | pmid = 15012203 | doi = 10.1146/annurev.arplant.50.1.47 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; One important reaction that uses these activated isoprene donors is [[steroid biosynthesis|sterol biosynthesis]]. Here, the isoprene units are joined together to make [[squalene]] and then folded up and formed into a set of rings to make [[lanosterol]].&amp;lt;ref name=Schroepfer&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schroepfer GJ | title = Sterol biosynthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 50 | issue =  | pages = 585–621 | year = 1981 | pmid = 7023367 | doi = 10.1146/annurev.bi.50.070181.003101 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Lanosterol can then be converted into other sterol such as [[cholesterol]] and [[ergosterol]].&amp;lt;ref name=Schroepfer/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lees ND, Skaggs B, Kirsch DR, Bard M | title = Cloning of the late genes in the ergosterol biosynthetic pathway of Saccharomyces cerevisiae--a review | journal = Lipids | volume = 30 | issue = 3 | pages = 221–6 | date = March 1995 | pmid = 7791529 | doi = 10.1007/BF02537824 | s2cid = 4019443 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Terpenes and isoprenoids are a large class of lipids that include the carotenoids and form the largest class of plant natural products. These compounds are made by the assembly and modification of isoprene units donated from the reactive precursors isopentenyl pyrophosphate and dimethylallyl pyrophosphate. These precursors can be made in different ways. In animals and archaea, the mevalonate pathway produces these compounds from acetyl-CoA, while in plants and bacteria the non-mevalonate pathway uses pyruvate and glyceraldehyde 3-phosphate as substrates. One important reaction that uses these activated isoprene donors is sterol biosynthesis. Here, the isoprene units are joined together to make squalene and then folded up and formed into a set of rings to make lanosterol. Lanosterol can then be converted into other sterol such as cholesterol and ergosterol.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
萜烯和异戊二烯是一大类脂类，包括类胡萝卜素，也是最大的一类植物天然产品。这些化合物是由反应性前体焦磷酸异戊烯酯和焦磷酸二甲基烯丙基酯所提供的异戊二烯单元组装和改性而成。这些前体可以靠不同的途径制造。在动物和古生物中，甲戊二酸途径从乙酰辅酶A产生这些化合物，而在植物和细菌中，非甲戊二酸途径使用丙酮酸和甘油醛3-磷酸作为底物。使用这些活化的异戊二烯供体的一个重要反应是固醇的生物合成。在该反应中，异戊二烯单元连接在一起，制成角鲨烯，然后折叠起来形成一组环，制成羊毛固醇。羊毛固醇随后可转化为其他固醇，如胆固醇和麦角固醇。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Proteins===&lt;br /&gt;
蛋白质类&lt;br /&gt;
{{further|Protein biosynthesis|Amino acid synthesis}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质生物合成和氨基酸合成&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine [[essential amino acid]]s must be obtained from food.&amp;lt;ref name=Nelson/&amp;gt; Some simple [[parasite]]s, such as the bacteria ''[[Mycoplasma pneumoniae]]'', lack all amino acid synthesis and take their amino acids directly from their hosts.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Himmelreich R, Hilbert H, Plagens H, Pirkl E, Li BC, Herrmann R | title = Complete sequence analysis of the genome of the bacterium Mycoplasma pneumoniae | journal = Nucleic Acids Research | volume = 24 | issue = 22 | pages = 4420–49 | date = November 1996 | pmid = 8948633 | pmc = 146264 | doi = 10.1093/nar/24.22.4420 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by [[glutamate]] and [[glutamine]]. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then [[Transaminase|transaminated]] to form an amino acid.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |last1 = Guyton |first1 = Arthur C. | first2 = John E. | last2 = Hall | name-list-style = vanc |title=Textbook of Medical Physiology |url=https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu |url-access=limited |publisher=Elsevier |year=2006 |location=Philadelphia |pages=[https://archive.org/details/textbookmedicalp00acgu/page/n889 855]–6 |isbn=978-0-7216-0240-0}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Organisms vary in their ability to synthesize the 20 common amino acids. Most bacteria and plants can synthesize all twenty, but mammals can only synthesize eleven nonessential amino acids, so nine essential amino acids must be obtained from food. All amino acids are synthesized from intermediates in glycolysis, the citric acid cycle, or the pentose phosphate pathway. Nitrogen is provided by glutamate and glutamine. Nonessensial amino acid synthesis depends on the formation of the appropriate alpha-keto acid, which is then transaminated to form an amino acid.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生物体合成这20种常见氨基酸的能力各不相同。大多数细菌和植物都能合成这20种氨基酸，但哺乳动物只能合成11种非必需氨基酸，因此必须从食物中获得9种必需氨基酸。所有的氨基酸都是由糖酵解、三羧酸循环或磷酸戊糖途径的中间产物合成的。氮由谷氨酸和谷氨酰胺提供。非关键氨基酸的合成取决于适当的α-酮酸的形成，它可以转氨基形成氨基酸。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of [[peptide bond]]s. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its [[primary structure]]. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a [[transfer RNA]] molecule through an [[ester]] bond. This [[aminoacyl-tRNA]] precursor is produced in an [[Adenosine triphosphate|ATP]]-dependent reaction carried out by an [[aminoacyl tRNA synthetase]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ibba M, Söll D | title = The renaissance of aminoacyl-tRNA synthesis | journal = EMBO Reports | volume = 2 | issue = 5 | pages = 382–7 | date = May 2001 | pmid = 11375928 | pmc = 1083889 | doi = 10.1093/embo-reports/kve095 | url = http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid={A158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0} | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20110501181419/http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid=%7BA158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0%7D | df =  | archive-date = 1 May 2011 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the [[ribosome]], which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a [[messenger RNA]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lengyel P, Söll D | title = Mechanism of protein biosynthesis | journal = Bacteriological Reviews | volume = 33 | issue = 2 | pages = 264–301 | date = June 1969 | pmid = 4896351 | pmc = 378322 | doi = 10.1128/MMBR.33.2.264-301.1969 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Amino acids are made into proteins by being joined together in a chain of peptide bonds. Each different protein has a unique sequence of amino acid residues: this is its primary structure. Just as the letters of the alphabet can be combined to form an almost endless variety of words, amino acids can be linked in varying sequences to form a huge variety of proteins. Proteins are made from amino acids that have been activated by attachment to a transfer RNA molecule through an ester bond. This aminoacyl-tRNA precursor is produced in an ATP-dependent reaction carried out by an aminoacyl tRNA synthetase. This aminoacyl-tRNA is then a substrate for the ribosome, which joins the amino acid onto the elongating protein chain, using the sequence information in a messenger RNA.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
氨基酸通过肽键链连接成蛋白质。每种不同的蛋白质都有一个独特的氨基酸残基序列：这就是它的主要结构。就像字母表的字母可以组合成无穷无尽的各种单词一样，氨基酸也能以不同的序列连接起来，形成种类繁多的蛋白质。蛋白质是由氨基酸制成的，这些氨基酸通过酯键附着在转运RNA(tRNA)分子上而被激活。氨基酰tRNA前体是在靠氨基酰tRNA合成酶进行的ATP依赖性反应中产生的。然后，这种氨基酰tRNA成为核糖体的底物，核糖体利用信使RNA中的序列信息将氨基酸连接到伸长的蛋白质链上。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Nucleotide synthesis and salvage===&lt;br /&gt;
核苷酸的合成和补救途径&lt;br /&gt;
{{further|Nucleotide salvage|Pyrimidine biosynthesis|Purine#Metabolism}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：核苷酸补救途径，嘧啶的生物合成和嘌呤§代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and [[formic acid]] in pathways that require large amounts of metabolic energy.&amp;lt;ref name=Rudolph&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rudolph FB | title = The biochemistry and physiology of nucleotides | journal = The Journal of Nutrition | volume = 124 | issue = 1 Suppl | pages = 124S–127S | date = January 1994 | pmid = 8283301 | doi = 10.1093/jn/124.suppl_1.124S }} {{cite journal | vauthors = Zrenner R, Stitt M, Sonnewald U, Boldt R | title = Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants | journal = Annual Review of Plant Biology | volume = 57 | issue =  | pages = 805–36 | year = 2006 | pmid = 16669783 | doi = 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides.&amp;lt;ref name=Rudolph/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Stasolla C, Katahira R, Thorpe TA, Ashihara H | title = Purine and pyrimidine nucleotide metabolism in higher plants | journal = Journal of Plant Physiology | volume = 160 | issue = 11 | pages = 1271–95 | date = November 2003 | pmid = 14658380 | doi = 10.1078/0176-1617-01169 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; [[Purine]]s are synthesized as [[nucleoside]]s (bases attached to [[ribose]]).&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid 22531138&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies O, Mendes P, Smallbone K, Malys N | title = Characterisation of multiple substrate-specific (d)ITP/(d)XTPase and modelling of deaminated purine nucleotide metabolism | journal = BMB Reports | volume = 45 | issue = 4 | pages = 259–64 | date = April 2012 | pmid = 22531138 | doi = 10.5483/BMBRep.2012.45.4.259 | url = http://wrap.warwick.ac.uk/49510/1/WRAP_Malys_%5B45-4%5D1204261917_%28259-264%29BMB_11-169.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Both [[adenine]] and [[guanine]] are made from the precursor nucleoside [[inosine]] monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids [[glycine]], [[glutamine]], and [[aspartic acid]], as well as [[formate]] transferred from the [[coenzyme]] [[folic acid|tetrahydrofolate]]. [[Pyrimidine]]s, on the other hand, are synthesized from the base [[Pyrimidinecarboxylic acid|orotate]], which is formed from glutamine and aspartate.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Smith JL | title = Enzymes of nucleotide synthesis | journal = Current Opinion in Structural Biology | volume = 5 | issue = 6 | pages = 752–7 | date = December 1995 | pmid = 8749362 | doi = 10.1016/0959-440X(95)80007-7 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nucleotides are made from amino acids, carbon dioxide and formic acid in pathways that require large amounts of metabolic energy. Consequently, most organisms have efficient systems to salvage preformed nucleotides. Purines are synthesized as nucleosides (bases attached to ribose). Both adenine and guanine are made from the precursor nucleoside inosine monophosphate, which is synthesized using atoms from the amino acids glycine, glutamine, and aspartic acid, as well as formate transferred from the coenzyme tetrahydrofolate. Pyrimidines, on the other hand, are synthesized from the base orotate, which is formed from glutamine and aspartate.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
核苷酸由氨基酸、二氧化碳和甲酸在需要大量代谢能量的途径中生成。因此，大多数生物体都有有效的系统来挽救预先形成的核苷酸。嘌呤以核苷的形式合成(碱基附着在核糖上)。腺嘌呤和鸟嘌呤都是由一磷酸核苷肌苷前体合成的，而前体是由甘氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸的原子合成的，从辅酶四氢叶酸转移来的甲酸酯也是如此。另一方面，嘧啶是由磷酸基合成的，而磷酸基是由谷氨酰胺和天门冬氨酸形成的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Xenobiotics and redox metabolism==【Fernando标记】&lt;br /&gt;
异种生物学和氧化还原代谢&lt;br /&gt;
{{further|Xenobiotic metabolism|Drug metabolism|Alcohol metabolism|Antioxidant}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：异生物质代谢，药物代谢，酒精代谢和抗氧化剂&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called [[xenobiotic]]s.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Testa B, Krämer SD | title = The biochemistry of drug metabolism--an introduction: part 1. Principles and overview | journal = Chemistry &amp;amp; Biodiversity | volume = 3 | issue = 10 | pages = 1053–101 | date = October 2006 | pmid = 17193224 | doi = 10.1002/cbdv.200690111 | s2cid = 28872968 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Xenobiotics such as [[drug|synthetic drugs]], [[poison|natural poisons]] and [[antibiotic]]s are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include [[cytochrome P450|cytochrome P450 oxidases]],&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Danielson PB | title = The cytochrome P450 superfamily: biochemistry, evolution and drug metabolism in humans | journal = Current Drug Metabolism | volume = 3 | issue = 6 | pages = 561–97 | date = December 2002 | pmid = 12369887 | doi = 10.2174/1389200023337054 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; [[Glucuronosyltransferase|UDP-glucuronosyltransferases]],&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = King CD, Rios GR, Green MD, Tephly TR | title = UDP-glucuronosyltransferases | journal = Current Drug Metabolism | volume = 1 | issue = 2 | pages = 143–61 | date = September 2000 | pmid = 11465080 | doi = 10.2174/1389200003339171 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; and [[glutathione S-transferase|glutathione ''S''-transferases]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sheehan D, Meade G, Foley VM, Dowd CA | title = Structure, function and evolution of glutathione transferases: implications for classification of non-mammalian members of an ancient enzyme superfamily | journal = The Biochemical Journal | volume = 360 | issue = Pt 1 | pages = 1–16 | date = November 2001 | pmid = 11695986 | pmc = 1222196 | doi = 10.1042/0264-6021:3600001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In [[ecology]], these reactions are particularly important in microbial [[biodegradation]] of pollutants and the [[bioremediation]] of contaminated land and oil spills.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Galvão TC, Mohn WW, de Lorenzo V | title = Exploring the microbial biodegradation and biotransformation gene pool | journal = Trends in Biotechnology | volume = 23 | issue = 10 | pages = 497–506 | date = October 2005 | pmid = 16125262 | doi = 10.1016/j.tibtech.2005.08.002 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even [[persistent organic pollutant]]s such as [[organochloride]] compounds.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Janssen DB, Dinkla IJ, Poelarends GJ, Terpstra P | title = Bacterial degradation of xenobiotic compounds: evolution and distribution of novel enzyme activities | journal = Environmental Microbiology | volume = 7 | issue = 12 | pages = 1868–82 | date = December 2005 | pmid = 16309386 | doi = 10.1111/j.1462-2920.2005.00966.x | url = https://pure.rug.nl/ws/files/3623678/2005EnvironMicrobiolJanssen.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
All organisms are constantly exposed to compounds that they cannot use as foods and would be harmful if they accumulated in cells, as they have no metabolic function. These potentially damaging compounds are called xenobiotics. Xenobiotics such as synthetic drugs, natural poisons and antibiotics are detoxified by a set of xenobiotic-metabolizing enzymes. In humans, these include cytochrome P450 oxidases, UDP-glucuronosyltransferases, and glutathione S-transferases. This system of enzymes acts in three stages to firstly oxidize the xenobiotic (phase I) and then conjugate water-soluble groups onto the molecule (phase II). The modified water-soluble xenobiotic can then be pumped out of cells and in multicellular organisms may be further metabolized before being excreted (phase III). In ecology, these reactions are particularly important in microbial biodegradation of pollutants and the bioremediation of contaminated land and oil spills. Many of these microbial reactions are shared with multicellular organisms, but due to the incredible diversity of types of microbes these organisms are able to deal with a far wider range of xenobiotics than multicellular organisms, and can degrade even persistent organic pollutants such as organochloride compounds.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
所有的生物都不断地接触到它们不能进食的化合物，如果它们在细胞中积累这些化合物就会被伤害，因为它们没有新陈代谢功能。这些具有潜在破坏性的化合物被称为异生物质。合成药物、天然毒物和抗生素等异生物质是通过一系列异生物质代谢酶来解毒的。在人体中，这些酶包括细胞色素 P450氧化酶、UDP-葡萄糖醛酸转移酶和谷胱甘肽 s- 转移酶。这套酶系统的作用分为三个阶段，首先氧化异生物质(第一阶段) ，然后将水溶性基团共轭到分子上(第二阶段)。经过降解的水溶性异生物质随后会从细胞中泵出，对多细胞生物来说，还会在排出之前进一步代谢(第三阶段)。在生态学中，这些反应在微生物对污染物的生物降解以及污染土地和溢油的生物修复中尤为重要。这些微生物反应中有许多是与多细胞生物相同的，但是由于微生物种类的惊人多样性，这些微生物能够处理比多细胞生物更广泛的异生物质，甚至能够降解有机氯化合物等持久性有机污染物。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for [[aerobic organism]]s is [[oxidative stress]].&amp;lt;ref name=Davies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Davies KJ | title = Oxidative stress: the paradox of aerobic life | journal = Biochemical Society Symposium | volume = 61 | issue =  | pages = 1–31 | year = 1995 | pmid = 8660387 | doi = 10.1042/bss0610001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Here, processes including [[oxidative phosphorylation]] and the formation of [[disulfide bond]]s during [[protein folding]] produce [[reactive oxygen species]] such as [[hydrogen peroxide]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Tu BP, Weissman JS | title = Oxidative protein folding in eukaryotes: mechanisms and consequences | journal = The Journal of Cell Biology | volume = 164 | issue = 3 | pages = 341–6 | date = February 2004 | pmid = 14757749 | pmc = 2172237 | doi = 10.1083/jcb.200311055 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These damaging oxidants are removed by [[antioxidant]] metabolites such as [[glutathione]] and enzymes such as [[catalase]]s and [[peroxidase]]s.&amp;lt;ref name=Sies&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sies H | title = Oxidative stress: oxidants and antioxidants | journal = Experimental Physiology | volume = 82 | issue = 2 | pages = 291–5 | date = March 1997 | pmid = 9129943 | doi = 10.1113/expphysiol.1997.sp004024 | s2cid = 20240552 | url = http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | access-date = 9 March 2007 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20090325001126/http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf | archive-date = 25 March 2009 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Vertuani&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Vertuani S, Angusti A, Manfredini S | title = The antioxidants and pro-antioxidants network: an overview | journal = Current Pharmaceutical Design | volume = 10 | issue = 14 | pages = 1677–94 | year = 2004 | pmid = 15134565 | doi = 10.2174/1381612043384655 | s2cid = 43713549 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A related problem for aerobic organisms is oxidative stress. Here, processes including oxidative phosphorylation and the formation of disulfide bonds during protein folding produce reactive oxygen species such as hydrogen peroxide. These damaging oxidants are removed by antioxidant metabolites such as glutathione and enzymes such as catalases and peroxidases.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
对于好氧生物来说，一个相关的问题是氧化应激。这个过程包括氧化磷酸化和蛋白质折叠时二硫键的形成，它产生了活性氧类（如过氧化氢）。这些破坏性的氧化剂被抗氧化代谢物（如谷胱甘肽和酶）和酶（如过氧化氢酶和过氧化物酶）去除。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Thermodynamics of living organisms==【Fernando标记】&lt;br /&gt;
生命有机体的热力学&lt;br /&gt;
{{further|Biological thermodynamics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物热力学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the [[laws of thermodynamics]], which describe the transfer of heat and [[work (thermodynamics)|work]]. The [[second law of thermodynamics]] states that in any [[closed system]], the amount of [[entropy]] (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are [[open system (systems theory)|open systems]] that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in [[Thermodynamic equilibrium|equilibrium]], but instead are [[dissipative system]]s that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = von Stockar U, Liu J | title = Does microbial life always feed on negative entropy? Thermodynamic analysis of microbial growth | journal = Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics | volume = 1412 | issue = 3 | pages = 191–211 | date = August 1999 | pmid = 10482783 | doi = 10.1016/S0005-2728(99)00065-1 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The metabolism of a cell achieves this by coupling the [[spontaneous process]]es of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In [[non-equilibrium thermodynamics|thermodynamic]] terms, metabolism maintains order by creating disorder.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Demirel Y, Sandler SI | title = Thermodynamics and bioenergetics | journal = Biophysical Chemistry | volume = 97 | issue = 2–3 | pages = 87–111 | date = June 2002 | pmid = 12050002 | doi = 10.1016/S0301-4622(02)00069-8 | url = https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1006&amp;amp;context=chemengthermalmech }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Living organisms must obey the laws of thermodynamics, which describe the transfer of heat and work. The second law of thermodynamics states that in any closed system, the amount of entropy (disorder) cannot decrease. Although living organisms' amazing complexity appears to contradict this law, life is possible as all organisms are open systems that exchange matter and energy with their surroundings. Thus living systems are not in equilibrium, but instead are dissipative systems that maintain their state of high complexity by causing a larger increase in the entropy of their environments. The metabolism of a cell achieves this by coupling the spontaneous processes of catabolism to the non-spontaneous processes of anabolism. In thermodynamic terms, metabolism maintains order by creating disorder.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
生命有机体必须遵守热力学定律，该定律描述了热量和功的传递。热力学第二定律指出，在任何封闭系统中，熵的量(无序)不会减少。尽管生物体惊人的复杂性似乎与这一定律相矛盾，但生命是可能它们的环境交换物质和能量的，因为所有生物体都是开放的系统。因此，生命系统不是处于平衡状态，而是耗散系统，通过引起其环境熵的较大增加来维持其高度复杂的状态。细胞的新陈代谢通过耦合分解代谢的自发过程和合成代谢的非自发过程来实现这一点。从热力学的角度来看，新陈代谢通过制造混乱来维持秩序。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Regulation and control==&lt;br /&gt;
调控&lt;br /&gt;
{{further|Metabolic pathway|Metabolic control analysis|Hormone|Regulatory enzymes|Cell signaling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：代谢途径，代谢控制分析，激素，调节酶和细胞信号转导&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely [[Control theory|regulated]] to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called [[homeostasis]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Albert R | title = Scale-free networks in cell biology | journal = Journal of Cell Science | volume = 118 | issue = Pt 21 | pages = 4947–57 | date = November 2005 | pmid = 16254242 | doi = 10.1242/jcs.02714 | arxiv = q-bio/0510054 | s2cid = 3001195 | bibcode = 2005q.bio....10054A }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Brand MD | title = Regulation analysis of energy metabolism | journal = The Journal of Experimental Biology | volume = 200 | issue = Pt 2 | pages = 193–202 | date = January 1997 | pmid = 9050227 | url = http://jeb.biologists.org/cgi/reprint/200/2/193 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Soyer OS, Salathé M, Bonhoeffer S | title = Signal transduction networks: topology, response and biochemical processes | journal = Journal of Theoretical Biology | volume = 238 | issue = 2 | pages = 416–25 | date = January 2006 | pmid = 16045939 | doi = 10.1016/j.jtbi.2005.05.030 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the ''regulation'' of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the ''control'' exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the [[flux]] through the pathway).&amp;lt;ref name=Salter&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Salter M, Knowles RG, Pogson CI | title = Metabolic control | journal = Essays in Biochemistry | volume = 28 | issue =  | pages = 1–12 | year = 1994 | pmid = 7925313 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; For example, an enzyme may show large changes in activity (''i.e.'' it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Westerhoff HV, Groen AK, Wanders RJ | title = Modern theories of metabolic control and their applications (review) | journal = Bioscience Reports | volume = 4 | issue = 1 | pages = 1–22 | date = January 1984 | pmid = 6365197 | doi = 10.1007/BF01120819 | s2cid = 27791605 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As the environments of most organisms are constantly changing, the reactions of metabolism must be finely regulated to maintain a constant set of conditions within cells, a condition called homeostasis. Metabolic regulation also allows organisms to respond to signals and interact actively with their environments. Two closely linked concepts are important for understanding how metabolic pathways are controlled. Firstly, the regulation of an enzyme in a pathway is how its activity is increased and decreased in response to signals. Secondly, the control exerted by this enzyme is the effect that these changes in its activity have on the overall rate of the pathway (the flux through the pathway). For example, an enzyme may show large changes in activity (i.e. it is highly regulated) but if these changes have little effect on the flux of a metabolic pathway, then this enzyme is not involved in the control of the pathway.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
由于大多数生物体的环境是不断变化的，因此必须对新陈代谢的反应进行精细的调节，以维持细胞内一套恒定的条件，这种条件称为稳态。代谢调节也使生物体能够对信号作出反应，并与环境积极互动。有两个密切相关的概念对于理解代谢途径是如何被控制的很重要。首先，途径中酶的调节是指其活性如何在信号的作用下增加和减少。其次，这种酶所施加的控制是指它的活性的这些变化对通路的总体速率（通过通路的通量）的影响。例如，一种酶可能表现出很大的活性变化(即它是高度受控的)，但如果这些变化对某一代谢途径的通量影响不大，那么这种酶就不参与该途径的控制。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Insulin glucose metabolism ZP.svg|thumb|right|upright=1.35|'''Effect of insulin on glucose uptake and metabolism.''' Insulin binds to its receptor (1), which in turn starts many protein activation cascades (2). These include: translocation of Glut-4 transporter to the [[plasma membrane]] and influx of glucose (3), [[glycogen]] synthesis (4), [[glycolysis]] (5) and [[fatty acid]] synthesis (6).]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Effect of insulin on glucose uptake and metabolism. Insulin binds to its receptor (1), which in turn starts many protein activation cascades (2). These include: translocation of Glut-4 transporter to the [[plasma membrane and influx of glucose (3), glycogen synthesis (4), glycolysis (5) and fatty acid synthesis (6).]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
胰岛素对葡萄糖摄取和代谢的影响。胰岛素与其受体（1）结合，继而启动许多蛋白质激活级联反应（2）。其中包括：Glut-4转运蛋白向质膜的转运和葡萄糖的流入（3），糖原合成（4），糖酵解（5）和脂肪酸合成（6）。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the [[flux]] through the pathway to compensate.&amp;lt;ref name=Salter/&amp;gt; This type of regulation often involves [[allosteric regulation]] of the activities of multiple enzymes in the pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Fell DA, Thomas S | title = Physiological control of metabolic flux: the requirement for multisite modulation | journal = The Biochemical Journal | volume = 311 ( Pt 1) | issue = Pt 1 | pages = 35–9 | date = October 1995 | pmid = 7575476 | pmc = 1136115 | doi = 10.1042/bj3110035 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as [[hormone]]s and [[growth factor]]s and are detected by specific [[receptor (biochemistry)|receptors]] on the cell surface.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Hendrickson WA | title = Transduction of biochemical signals across cell membranes | journal = Quarterly Reviews of Biophysics | volume = 38 | issue = 4 | pages = 321–30 | date = November 2005 | pmid = 16600054 | doi = 10.1017/S0033583506004136 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These signals are then transmitted inside the cell by [[second messenger system]]s that often involved the [[phosphorylation]] of proteins.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Cohen P | title = The regulation of protein function by multisite phosphorylation--a 25 year update | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 25 | issue = 12 | pages = 596–601 | date = December 2000 | pmid = 11116185 | doi = 10.1016/S0968-0004(00)01712-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
There are multiple levels of metabolic regulation. In intrinsic regulation, the metabolic pathway self-regulates to respond to changes in the levels of substrates or products; for example, a decrease in the amount of product can increase the flux through the pathway to compensate. Extrinsic control involves a cell in a multicellular organism changing its metabolism in response to signals from other cells. These signals are usually in the form of water soluble messengers such as hormones and growth factors and are detected by specific receptors on the cell surface. These signals are then transmitted inside the cell by second messenger systems that often involved the phosphorylation of proteins.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢调节有多个层次。在内在调节中，代谢途径自我调节，以应对底物或产物水平的变化；例如，产物数量的减少可以增加通过该途径的通量以进行补偿。外在控制是指多细胞生物体中的一个细胞根据来自其他细胞的信号改变其代谢。这些信号通常以水溶性信使的形式出现，如激素和生长因子，并被细胞表面的特定受体检测到。然后，这些信号通过第二信使系统在细胞内传递，该系统通常涉及蛋白质的磷酸化。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone [[insulin]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lienhard GE, Slot JW, James DE, Mueckler MM | title = How cells absorb glucose | journal = Scientific American | volume = 266 | issue = 1 | pages = 86–91 | date = January 1992 | pmid = 1734513 | doi = 10.1038/scientificamerican0192-86 | bibcode = 1992SciAm.266a..86L }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Insulin is produced in response to rises in [[blood sugar|blood glucose levels]]. Binding of the hormone to [[insulin receptor]]s on cells then activates a cascade of [[protein kinase]]s that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and [[glycogen]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Roach PJ | title = Glycogen and its metabolism | journal = Current Molecular Medicine | volume = 2 | issue = 2 | pages = 101–20 | date = March 2002 | pmid = 11949930 | doi = 10.2174/1566524024605761 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The metabolism of glycogen is controlled by activity of [[phosphorylase]], the enzyme that breaks down glycogen, and [[glycogen synthase]], the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating [[phosphatase|protein phosphatases]] and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Newgard CB, Brady MJ, O'Doherty RM, Saltiel AR | title = Organizing glucose disposal: emerging roles of the glycogen targeting subunits of protein phosphatase-1 | journal = Diabetes | volume = 49 | issue = 12 | pages = 1967–77 | date = December 2000 | pmid = 11117996 | doi = 10.2337/diabetes.49.12.1967 | url = http://diabetes.diabetesjournals.org/cgi/reprint/49/12/1967.pdf }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A very well understood example of extrinsic control is the regulation of glucose metabolism by the hormone insulin. Insulin is produced in response to rises in blood glucose levels. Binding of the hormone to insulin receptors on cells then activates a cascade of protein kinases that cause the cells to take up glucose and convert it into storage molecules such as fatty acids and glycogen. The metabolism of glycogen is controlled by activity of phosphorylase, the enzyme that breaks down glycogen, and glycogen synthase, the enzyme that makes it. These enzymes are regulated in a reciprocal fashion, with phosphorylation inhibiting glycogen synthase, but activating phosphorylase. Insulin causes glycogen synthesis by activating protein phosphatases and producing a decrease in the phosphorylation of these enzymes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一个非常好理解的外在控制的例子是通过激素胰岛素对葡萄糖代谢的调节。胰岛素是在血糖水平上升时产生的。胰岛素与细胞上的胰岛素受体结合，然后激活一连串的蛋白激酶，使细胞吸收葡萄糖，并将其转化为储存分子，如脂肪酸和糖原。糖原的新陈代谢受到分解糖原的磷酸化酶和制造糖原的糖原合成酶的活性控制。这些酶的调节方式是相互的，磷酸化抑制糖原合成酶，但激活磷酸化酶。胰岛素通过激活蛋白磷酸酶，使这些酶的磷酸化程度降低，从而引起糖原合成。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Evolution==&lt;br /&gt;
演化&lt;br /&gt;
{{further|Molecular evolution|Phylogenetics}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：分子进化与系统发育&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Tree of life int.svg|thumb|right|upright=1.8|[[Phylogenetic tree|Evolutionary tree]] showing the common ancestry of organisms from all three [[Domain (biology)|domains]] of life. [[Bacteria]] are colored blue, [[eukaryote]]s red, and [[archaea]] green. Relative positions of some of the [[phylum|phyla]] included are shown around the tree.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Evolutionary tree showing the common ancestry of organisms from all three domains of life. Bacteria are colored blue, eukaryotes red, and archaea green. Relative positions of some of the phyla included are shown around the tree.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
进化树显示了来自所有三个生命领域的生物体的共同祖先。细菌呈蓝色，真核生物呈红色，古菌呈绿色。树木周围显示了一些门的相对位置。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all [[Three-domain system|three domains]] of living things and were present in the [[last universal common ancestor]].&amp;lt;ref name=SmithE/&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Romano AH, Conway T | title = Evolution of carbohydrate metabolic pathways | journal = Research in Microbiology | volume = 147 | issue = 6–7 | pages = 448–55 | year = 1996 | pmid = 9084754 | doi = 10.1016/0923-2508(96)83998-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This universal ancestral cell was [[prokaryote|prokaryotic]] and probably a [[methanogen]] that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book |author=Koch A |title=How did bacteria come to be? |journal=Adv Microb Physiol |volume=40 |pages=353–99 |year=1998 |pmid=9889982 |doi=10.1016/S0065-2911(08)60135-6 |series=Advances in Microbial Physiology |isbn=978-0-12-027740-7}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ouzounis C, Kyrpides N | title = The emergence of major cellular processes in evolution | journal = FEBS Letters | volume = 390 | issue = 2 | pages = 119–23 | date = July 1996 | pmid = 8706840 | doi = 10.1016/0014-5793(96)00631-X | s2cid = 39128865 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The retention of these ancient pathways during later [[evolution]] may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps.&amp;lt;ref name=Ebenhoh/&amp;gt;&amp;lt;ref name=Cascante/&amp;gt; The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of [[purine]] nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient [[RNA world hypothesis|RNA world]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Caetano-Anollés G, Kim HS, Mittenthal JE | title = The origin of modern metabolic networks inferred from phylogenomic analysis of protein architecture | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 22 | pages = 9358–63 | date = May 2007 | pmid = 17517598 | pmc = 1890499 | doi = 10.1073/pnas.0701214104 | bibcode = 2007PNAS..104.9358C }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The central pathways of metabolism described above, such as glycolysis and the citric acid cycle, are present in all three domains of living things and were present in the last universal common ancestor.This universal ancestral cell was prokaryotic and probably a methanogen that had extensive amino acid, nucleotide, carbohydrate and lipid metabolism.The retention of these ancient pathways during later evolution may be the result of these reactions having been an optimal solution to their particular metabolic problems, with pathways such as glycolysis and the citric acid cycle producing their end products highly efficiently and in a minimal number of steps.The first pathways of enzyme-based metabolism may have been parts of purine nucleotide metabolism, while previous metabolic pathways were a part of the ancient RNA world.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
上述代谢的主要途径，如糖酵解和柠檬酸循环，存在于生物的所有三个领域中，并存在于最后的普遍共同祖先中。这种普遍的祖先细胞是原核生物，可能是一种具有广泛的氨基酸、核苷酸、碳水化合物和脂质代谢的产烷生物。在后来的进化过程中，这些古老的途径得以保留，可能是因为这些反应对它们特定的代谢问题提供了最佳解决方案，这些途径如糖酵解和三羧酸循环以最少的步骤高效地产生它们的最终产物。最初的基于酶的代谢途径可能是嘌呤核苷酸代谢的一部分，而之前的代谢途径是古代RNA世界的一部分。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Schmidt S, Sunyaev S, Bork P, Dandekar T | title = Metabolites: a helping hand for pathway evolution? | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 28 | issue = 6 | pages = 336–41 | date = June 2003 | pmid = 12826406 | doi = 10.1016/S0968-0004(03)00114-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Light S, Kraulis P | title = Network analysis of metabolic enzyme evolution in Escherichia coli | journal = BMC Bioinformatics | volume = 5 | pages = 15 | date = February 2004 | pmid = 15113413 | pmc = 394313 | doi = 10.1186/1471-2105-5-15 }} {{cite journal | vauthors = Alves R, Chaleil RA, Sternberg MJ | title = Evolution of enzymes in metabolism: a network perspective | journal = Journal of Molecular Biology | volume = 320 | issue = 4 | pages = 751–70 | date = July 2002 | pmid = 12095253 | doi = 10.1016/S0022-2836(02)00546-6 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the [[MANET database]])&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kim HS, Mittenthal JE, Caetano-Anollés G | title = MANET: tracing evolution of protein architecture in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 351 | date = July 2006 | pmid = 16854231 | pmc = 1559654 | doi = 10.1186/1471-2105-7-351 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Teichmann SA, Rison SC, Thornton JM, Riley M, Gough J, Chothia C | title = Small-molecule metabolism: an enzyme mosaic | journal = Trends in Biotechnology | volume = 19 | issue = 12 | pages = 482–6 | date = December 2001 | pmid = 11711174 | doi = 10.1016/S0167-7799(01)01813-3 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Spirin V, Gelfand MS, Mironov AA, Mirny LA | title = A metabolic network in the evolutionary context: multiscale structure and modularity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 103 | issue = 23 | pages = 8774–9 | date = June 2006 | pmid = 16731630 | pmc = 1482654 | doi = 10.1073/pnas.0510258103 | bibcode = 2006PNAS..103.8774S }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Many models have been proposed to describe the mechanisms by which novel metabolic pathways evolve. These include the sequential addition of novel enzymes to a short ancestral pathway, the duplication and then divergence of entire pathways as well as the recruitment of pre-existing enzymes and their assembly into a novel reaction pathway. The relative importance of these mechanisms is unclear, but genomic studies have shown that enzymes in a pathway are likely to have a shared ancestry, suggesting that many pathways have evolved in a step-by-step fashion with novel functions created from pre-existing steps in the pathway. An alternative model comes from studies that trace the evolution of proteins' structures in metabolic networks, this has suggested that enzymes are pervasively recruited, borrowing enzymes to perform similar functions in different metabolic pathways (evident in the MANET database) These recruitment processes result in an evolutionary enzymatic mosaic. A third possibility is that some parts of metabolism might exist as &amp;quot;modules&amp;quot; that can be reused in different pathways and perform similar functions on different molecules.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
有人提出了许多模型来描述新的代谢途径的演变机制。其中包括将新的酶连续添加到一个短的祖先途径，整个途径的复制和分化，以及将原有的酶补充并将其组装成一个新的反应途径。这些机制的相对重要性尚不清楚，但基因组研究表明，一条途径中的酶很可能有共同的祖先，这表明许多途径是以逐步进化的方式，从途径中预先存在的步骤中创造了新的功能。另一种模型来自于追踪代谢网络中蛋白质结构进化的研究，这表明酶在不同的代谢途径中普遍被征用，借用酶来执行相似的功能(在 MANET 数据库中显而易见)这些征用过程导致了进化酶的嵌合。第三种可能性是，新陈代谢的某些部分可能作为“模块”存在，可以在不同的途径中重复使用，并对不同的分子执行类似的功能。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some [[parasite]]s metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the [[host (biology)|host]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lawrence JG | title = Common themes in the genome strategies of pathogens | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 584–8 | date = December 2005 | pmid = 16188434 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.007 }} {{cite journal | vauthors = Wernegreen JJ | title = For better or worse: genomic consequences of intracellular mutualism and parasitism | journal = Current Opinion in Genetics &amp;amp; Development | volume = 15 | issue = 6 | pages = 572–83 | date = December 2005 | pmid = 16230003 | doi = 10.1016/j.gde.2005.09.013 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Similar reduced metabolic capabilities are seen in [[endosymbiont|endosymbiotic]] organisms.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Pál C, Papp B, Lercher MJ, Csermely P, Oliver SG, Hurst LD | title = Chance and necessity in the evolution of minimal metabolic networks | journal = Nature | volume = 440 | issue = 7084 | pages = 667–70 | date = March 2006 | pmid = 16572170 | doi = 10.1038/nature04568 | s2cid = 4424895 | bibcode = 2006Natur.440..667P }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
As well as the evolution of new metabolic pathways, evolution can also cause the loss of metabolic functions. For example, in some parasites metabolic processes that are not essential for survival are lost and preformed amino acids, nucleotides and carbohydrates may instead be scavenged from the host. Similar reduced metabolic capabilities are seen in endosymbiotic organisms.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
除了新的代谢途径的进化，进化也会导致代谢功能的丧失。例如，在某些寄生物中，并非生存必需的代谢过程丢失了，而预先形成的氨基酸、核苷酸和碳水化合物可能会从寄主那里被清除。在内共生生物体中也可以看到类似的代谢能力下降。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==Investigation and manipulation==&lt;br /&gt;
调查和操纵&lt;br /&gt;
{{further|Protein methods|Proteomics|Metabolomics|Metabolic network modelling}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：蛋白质方法，蛋白质组学，代谢组学和代谢网络建模&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:A thaliana metabolic network.png|thumb|upright=1.35|right|[[Metabolic network]] of the ''[[Arabidopsis thaliana]]'' [[citric acid cycle]]. [[Enzyme]]s and [[metabolite]]s are shown as red squares and the interactions between them as black lines.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Metabolic network of the Arabidopsis thaliana citric acid cycle. Enzymes and metabolites are shown as red squares and the interactions between them as black lines.]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[代谢网络的拟南芥三羧酸循环。酶和代谢物显示为红色方块，它们之间的相互作用显示为黑线。]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a [[reductionism|reductionist]] approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of [[radioactive tracer]]s at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Rennie MJ | title = An introduction to the use of tracers in nutrition and metabolism | journal = The Proceedings of the Nutrition Society | volume = 58 | issue = 4 | pages = 935–44 | date = November 1999 | pmid = 10817161 | doi = 10.1017/S002966519900124X | doi-access = free }}&amp;lt;/ref&amp;gt; The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be [[protein purification|purified]] and their [[enzyme kinetics|kinetics]] and responses to [[enzyme inhibitor|inhibitors]] investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the [[metabolome]]. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways, but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Phair RD | title = Development of kinetic models in the nonlinear world of molecular cell biology | journal = Metabolism | volume = 46 | issue = 12 | pages = 1489–95 | date = December 1997 | pmid = 9439549 | doi = 10.1016/S0026-0495(97)90154-2 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Classically, metabolism is studied by a reductionist approach that focuses on a single metabolic pathway. Particularly valuable is the use of radioactive tracers at the whole-organism, tissue and cellular levels, which define the paths from precursors to final products by identifying radioactively labelled intermediates and products. The enzymes that catalyze these chemical reactions can then be purified and their kinetics and responses to inhibitors investigated. A parallel approach is to identify the small molecules in a cell or tissue; the complete set of these molecules is called the metabolome. Overall, these studies give a good view of the structure and function of simple metabolic pathways, but are inadequate when applied to more complex systems such as the metabolism of a complete cell.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
传统上，新陈代谢的研究采用还原法，侧重于单一的新陈代谢途径。特别有价值的是在整个有机体、组织和细胞水平上使用放射性示踪剂，通过确定放射性标记的中间物和产品，确定从前体到最终产品的路径。然后可以纯化催化这些化学反应的酶，并研究其动力学和对抑制剂的反应。一个平行的方法是识别细胞或组织中的小分子；这些分子的完整集合被称为代谢组。总的来说，这些研究可以很好地了解简单代谢途径的结构和功能，但当应用于更复杂的系统，如一个完整细胞的代谢时，这些研究是不够的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the [[metabolic network]]s in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Sterck L, Rombauts S, Vandepoele K, Rouzé P, Van de Peer Y | title = How many genes are there in plants (... and why are they there)? | journal = Current Opinion in Plant Biology | volume = 10 | issue = 2 | pages = 199–203 | date = April 2007 | pmid = 17289424 | doi = 10.1016/j.pbi.2007.01.004 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more [[Holism|holistic]] mathematical models that may explain and predict their behavior.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Borodina I, Nielsen J | title = From genomes to in silico cells via metabolic networks | journal = Current Opinion in Biotechnology | volume = 16 | issue = 3 | pages = 350–5 | date = June 2005 | pmid = 15961036 | doi = 10.1016/j.copbio.2005.04.008 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on [[gene expression]] from [[proteomics|proteomic]] and [[DNA microarray]] studies.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Gianchandani EP, Brautigan DL, Papin JA | title = Systems analyses characterize integrated functions of biochemical networks | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 31 | issue = 5 | pages = 284–91 | date = May 2006 | pmid = 16616498 | doi = 10.1016/j.tibs.2006.03.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Duarte NC, Becker SA, Jamshidi N, Thiele I, Mo ML, Vo TD, Srivas R, Palsson BØ | display-authors = 6 | title = Global reconstruction of the human metabolic network based on genomic and bibliomic data | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 6 | pages = 1777–82 | date = February 2007 | pmid = 17267599 | pmc = 1794290 | doi = 10.1073/pnas.0610772104 | bibcode = 2007PNAS..104.1777D }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These models are now used in [[Network theory|network analysis]], to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Goh KI, Cusick ME, Valle D, Childs B, Vidal M, Barabási AL | title = The human disease network | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 104 | issue = 21 | pages = 8685–90 | date = May 2007 | pmid = 17502601 | pmc = 1885563 | doi = 10.1073/pnas.0701361104 | bibcode = 2007PNAS..104.8685G }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Lee DS, Park J, Kay KA, Christakis NA, Oltvai ZN, Barabási AL | title = The implications of human metabolic network topology for disease comorbidity | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 105 | issue = 29 | pages = 9880–5 | date = July 2008 | pmid = 18599447 | pmc = 2481357 | doi = 10.1073/pnas.0802208105 | url = http://www.pnas.org/lookup/pmid?view=long&amp;amp;pmid=18599447 | bibcode = 2008PNAS..105.9880L }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
An idea of the complexity of the metabolic networks in cells that contain thousands of different enzymes is given by the figure showing the interactions between just 43 proteins and 40 metabolites to the right: the sequences of genomes provide lists containing anything up to 26.500 genes. However, it is now possible to use this genomic data to reconstruct complete networks of biochemical reactions and produce more holistic mathematical models that may explain and predict their behavior. These models are especially powerful when used to integrate the pathway and metabolite data obtained through classical methods with data on gene expression from proteomic and DNA microarray studies. Using these techniques, a model of human metabolism has now been produced, which will guide future drug discovery and biochemical research. These models are now used in network analysis, to classify human diseases into groups that share common proteins or metabolites.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
右边的图显示了43种蛋白质和40种代谢物之间的相互作用，由此可以看出细胞中包含数千种不同酶的代谢网络的复杂性: 基因组序列提供了包含26.500个基因的列表。然而，现在有可能利用这些基因组数据来重建完整的生化反应网络，并产生更全面的数学模型来解释和预测它们的行为。这些模型在用于整合通过经典方法获得的途径和代谢物数据与蛋白质组学和DNA微阵列研究的基因表达数据时特别强大。利用这些技术，现在已经产生了一个人类代谢的模型，这将指导未来的药物发现和生化研究。这些模型现在被用于网络分析，将人类疾病划分为具有共同蛋白质或代谢物的群体。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of [[Bow tie (biology)|bow-tie]]&amp;lt;ref name=&amp;quot;pmid15331224&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Csete M, Doyle J | title = Bow ties, metabolism and disease | journal = Trends in Biotechnology | volume = 22 | issue = 9 | pages = 446–50 | date = September 2004 | pmid = 15331224 | pmc =  | doi = 10.1016/j.tibtech.2004.07.007 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID12874056&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Ma HW, Zeng AP | title = The connectivity structure, giant strong component and centrality of metabolic networks | journal = Bioinformatics | volume = 19 | issue = 11 | pages = 1423–30 | date = July 2003 | pmid = 12874056 | doi = 10.1093/bioinformatics/btg177 | citeseerx = 10.1.1.605.8964 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=&amp;quot;PMID16916470&amp;quot;&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Zhao J, Yu H, Luo JH, Cao ZW, Li YX | title = Hierarchical modularity of nested bow-ties in metabolic networks | journal = BMC Bioinformatics | volume = 7 | pages = 386 | date = August 2006 | pmid = 16916470 | pmc = 1560398 | doi = 10.1186/1471-2105-7-386 | arxiv = q-bio/0605003 | bibcode = 2006q.bio.....5003Z }}&amp;lt;/ref&amp;gt; organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bacterial metabolic networks are a striking example of bow-tie organization, an architecture able to input a wide range of nutrients and produce a large variety of products and complex macromolecules using a relatively few intermediate common currencies.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
细菌代谢网络是蝴蝶结结构的一个突出例子，这种架构能够输入多种营养物质，并利用相对较少的中间通用货币生产出大量的产品和复杂的大分子。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is [[metabolic engineering]]. Here, organisms such as [[yeast]], plants or [[bacteria]] are genetically modified to make them more useful in [[biotechnology]] and aid the production of [[drug]]s such as [[antibiotic]]s or industrial chemicals such as [[1,3-Propanediol|1,3-propanediol]] and [[shikimic acid]].&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Thykaer J, Nielsen J | title = Metabolic engineering of beta-lactam production | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 1 | pages = 56–69 | date = January 2003 | pmid = 12749845 | doi = 10.1016/S1096-7176(03)00003-X }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = González-Pajuelo M, Meynial-Salles I, Mendes F, Andrade JC, Vasconcelos I, Soucaille P | title = Metabolic engineering of Clostridium acetobutylicum for the industrial production of 1,3-propanediol from glycerol | journal = Metabolic Engineering | volume = 7 | issue = 5–6 | pages = 329–36 | year = 2005 | pmid = 16095939 | doi = 10.1016/j.ymben.2005.06.001 | hdl-access = free | hdl = 10400.14/3388 }}&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krämer M, Bongaerts J, Bovenberg R, Kremer S, Müller U, Orf S, Wubbolts M, Raeven L | display-authors = 6 | title = Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid | journal = Metabolic Engineering | volume = 5 | issue = 4 | pages = 277–83 | date = October 2003 | pmid = 14642355 | doi = 10.1016/j.ymben.2003.09.001 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Koffas M, Roberge C, Lee K, Stephanopoulos G | title = Metabolic engineering | journal = Annual Review of Biomedical Engineering | volume = 1 | issue =  | pages = 535–57 | year = 1999 | pmid = 11701499 | doi = 10.1146/annurev.bioeng.1.1.535 | s2cid = 11814282 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
A major technological application of this information is metabolic engineering. Here, organisms such as yeast, plants or bacteria are genetically modified to make them more useful in biotechnology and aid the production of drugs such as antibiotics or industrial chemicals such as 1,3-propanediol and shikimic acid. These genetic modifications usually aim to reduce the amount of energy used to produce the product, increase yields and reduce the production of wastes.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
这些信息的一个主要技术应用是代谢工程学。在这里，酵母、植物或细菌等生物体都经过基因改造，使它们在生物技术方面更有用处，并有助于生产抗生素等药物或工业化学品，例如1,3- 丙二醇和莽草酸。这些基因改造通常旨在减少生产产品所使用的能源，提高产量和减少废物的产生。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
==History==&lt;br /&gt;
历史&lt;br /&gt;
{{further|History of biochemistry|History of molecular biology}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
更多信息：生物化学的历史和分子生物学的历史&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term ''metabolism'' is derived from [[French language|French]] &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or [[Ancient Greek]] μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;{{Cite web|title=metabolism {{!}} Origin and meaning of metabolism by Online Etymology Dictionary|url=https://www.etymonline.com/word/metabolism|access-date=2020-07-23|website=www.etymonline.com|language=en}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The term metabolism is derived from French &amp;quot;métabolisme&amp;quot; or Ancient Greek μεταβολή – &amp;quot;Metabole&amp;quot; for &amp;quot;a change&amp;quot; which derived from μεταβάλλ –&amp;quot;Metaballein&amp;quot; means &amp;quot;To change&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢这一术语源于法语“ métabolisme”或古希腊语 μταβoλλ something-“ Metaballein” 意为“改变”&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:Aristotle's metabolism.png|thumb|right|upright=1.4|[[Aristotle's biology|Aristotle's metabolism]] as an open flow model]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle's metabolism as an open flow model]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
亚里士多德Aristotle的新陈代谢是一个开放性的流动模型。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Greek philosophy===&lt;br /&gt;
希腊哲学&lt;br /&gt;
[[Aristotle]]'s ''[[The Parts of Animals]]'' sets out enough details of [[Aristotle's biology|his views on metabolism]] for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the [[classical element]] of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|author=Leroi, Armand Marie|url=https://archive.org/stream/lagoonhowaristot0000lero?ref=ol#page/402/mode/2up|title=The Lagoon: How Aristotle Invented Science|date=2014|publisher=Bloomsbury|isbn=978-1-4088-3622-4|location=|pages=400–401|authorlink=Armand Marie Leroi}}&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle's The Parts of Animals sets out enough details of his views on metabolism for an open flow model to be made. He believed that at each stage of the process, materials from food were transformed, with heat being released as the classical element of fire, and residual materials being excreted as urine, bile, or faeces.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Aristotle的《动物的各部分》详细阐述了他关于新陈代谢的观点，以便建立一个开放性的流动模型。他认为，在这个过程的每个阶段，来自食物的物质都会发生转化，释放出的热量成为火的典型元素，残余物质以尿液、胆汁或粪便的形式排出体外。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Islamic medicine===&lt;br /&gt;
伊斯兰医学&lt;br /&gt;
[[Ibn al-Nafis]] described metabolism in his 1260 AD work titled [[Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah]] (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite conference | vauthors = Al-Roubi AS | date = 1982 | title = Ibn Al-Nafis as a philosopher | conference = Symposium on Ibn al-Nafis, Second International Conference on Islamic Medicine | publisher = Islamic Medical Organization | location = Kuwait }} (cf. Ibn al-Nafis As a Philosopher, Encyclopedia of Islamic World [1])&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ibn al-Nafis described metabolism in his 1260 AD work titled Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah (The Treatise of Kamil on the Prophet's Biography) which included the following phrase &amp;quot;Both the body and its parts are in a continuous state of dissolution and nourishment, so they are inevitably undergoing permanent change.&amp;quot;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
伊本·纳菲斯 Ibn al-Nafis 在其公元1260年的著作《 Al-Risalah al-Kamiliyyah fil Siera al-Nabawiyyah 》(《卡米尔关于先知传记的论述》)中描述了新陈代谢，其中包括以下短语: ”身体及其部分处于持续的溶解和营养状态，因此它们不可避免地要经历永久性的变化&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
===Application of the scientific method===&lt;br /&gt;
科学方法的应用&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled [[experiment]]s in human metabolism were published by [[Santorio Santorio]] in 1614 in his book ''Ars de statica medicina''.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Eknoyan G | title = Santorio Sanctorius (1561-1636) - founding father of metabolic balance studies | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 226–33 | year = 1999 | pmid = 10213823 | doi = 10.1159/000013455 | s2cid = 32900603 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; He described how he weighed himself before and after eating, [[sleeping|sleep]], working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;[[insensible perspiration]]&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
The history of the scientific study of metabolism spans several centuries and has moved from examining whole animals in early studies, to examining individual metabolic reactions in modern biochemistry.  The first controlled experiments in human metabolism were published by Santorio Santorio in 1614 in his book Ars de statica medicina. He described how he weighed himself before and after eating, sleep, working, sex, fasting, drinking, and excreting. He found that most of the food he took in was lost through what he called &amp;quot;insensible perspiration&amp;quot;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
新陈代谢的科学研究历史跨越了几个世纪，从早期研究中对整个动物的研究，到现代生物化学中对单个代谢反应的研究。 人类新陈代谢的第一个对照实验是由 圣托里奥·桑托里奥 Santorio Santorio于1614年在他的著作《静态医学》中发表的。他描述了自己在进食、睡觉、工作、性交、禁食、饮水和排泄前后的体重。他发现他摄入的大部分食物都是通过他所谓的“无知觉的汗液”流失的。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[File:SantoriosMeal.jpg|thumb|right|upright=0.7|[[Santorio Santorio]] in his steelyard balance, from ''Ars de statica medicina'', first published 1614]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Santorio Santorio in his steelyard balance, from Ars de statica medicina, first published 1614]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[ Santorio Santorio 在他的杆秤上，出自静态医学，1614年首次发表&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a [[vitalism|vital force]] was thought to animate living tissue.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite book|url=https://archive.org/details/historyofscience04willuoft/page/n7/mode/2up|title=Modern Development of the Chemical and Biological Sciences|vauthors=Williams HA|date=1904|publisher=Harper and Brothers|isbn=|series=A History of Science: in Five Volumes|volume=IV|location=New York|pages=184–185|access-date=26 March 2007}}&amp;lt;/ref&amp;gt; In the 19th century, when studying the [[fermentation (food)|fermentation]] of sugar to [[ethanol|alcohol]] by [[yeast]], [[Louis Pasteur]] concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot;&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Manchester KL | title = Louis Pasteur (1822-1895)--chance and the prepared mind | journal = Trends in Biotechnology | volume = 13 | issue = 12 | pages = 511–5 | date = December 1995 | pmid = 8595136 | doi = 10.1016/S0167-7799(00)89014-9 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; This discovery, along with the publication by [[Friedrich Woehler|Friedrich Wöhler]] in 1828 of a paper on the chemical synthesis of [[urea]],&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kinne-Saffran E, Kinne RK | title = Vitalism and synthesis of urea. From Friedrich Wöhler to Hans A. Krebs | journal = American Journal of Nephrology | volume = 19 | issue = 2 | pages = 290–4 | year = 1999 | pmid = 10213830 | doi = 10.1159/000013463 | s2cid = 71727190 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In these early studies, the mechanisms of these metabolic processes had not been identified and a vital force was thought to animate living tissue. In the 19th century, when studying the fermentation of sugar to alcohol by yeast, Louis Pasteur concluded that fermentation was catalyzed by substances within the yeast cells he called &amp;quot;ferments&amp;quot;. He wrote that &amp;quot;alcoholic fermentation is an act correlated with the life and organization of the yeast cells, not with the death or putrefaction of the cells.&amp;quot; This discovery, along with the publication by Friedrich Wöhler in 1828 of a paper on the chemical synthesis of urea, and is notable for being the first organic compound prepared from wholly inorganic precursors. This proved that the organic compounds and chemical reactions found in cells were no different in principle than any other part of chemistry.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
在这些早期的研究中，这些新陈代谢过程的机制还没有确定，人们认为一种生命力是生命组织的活力。19世纪，路易-巴斯德Louis Pasteur 在研究酵母菌将糖发酵成酒精时，得出结论：发酵是由酵母细胞内的物质催化的，他称之为 &amp;quot;发酵物&amp;quot;。他写道：&amp;quot;酒精发酵是与酵母细胞的生命和组织有关的行为，而不是与细胞的死亡或腐烂有关&amp;quot;。这一发现连同1828年弗里德里希-沃勒Friedrich Wöhler 发表的一篇关于尿素化学合成的论文，并且因为是第一个完全由无机前体制备的有机化合物而引人注目。这证明了在细胞中发现的有机化合物和化学反应与化学的任何其他部分在原理上没有什么不同。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of [[enzyme]]s at the beginning of the 20th century by [[Eduard Buchner]] that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of [[biochemistry]].&amp;lt;ref&amp;gt;Eduard Buchner's 1907 [http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1907/buchner-lecture.html Nobel lecture] at http://nobelprize.org Accessed 20 March 2007&amp;lt;/ref&amp;gt; The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was [[Hans Adolf Krebs|Hans Krebs]] who made huge contributions to the study of metabolism.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal | vauthors = Kornberg H | title = Krebs and his trinity of cycles | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 1 | issue = 3 | pages = 225–8 | date = December 2000 | pmid = 11252898 | doi = 10.1038/35043073 | s2cid = 28092593 }}&amp;lt;/ref&amp;gt; He discovered the urea cycle and later, working with [[Hans Kornberg]], the citric acid cycle and the glyoxylate cycle.&amp;lt;ref&amp;gt;{{cite journal |vauthors=Krebs HA, Henseleit K |title=Untersuchungen über die Harnstoffbildung im tierkorper |journal=Z. Physiol. Chem. |volume=210 |issue=1–2 |pages=33–66 |year=1932 |doi=10.1515/bchm2.1932.210.1-2.33}}&amp;lt;br/&amp;gt;&lt;br /&gt;
{{cite journal | vauthors = Krebs HA, Johnson WA | title = Metabolism of ketonic acids in animal tissues | journal = The Biochemical Journal | volume = 31 | issue = 4 | pages = 645–60 | date = April 1937 | pmid = 16746382 | pmc = 1266984 | doi = 10.1042/bj0310645 }}&amp;lt;/ref&amp;gt;&amp;lt;ref name=Kornberg/&amp;gt; Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as [[chromatography]], [[X-ray diffraction]], [[NMR spectroscopy]], [[radioisotopic labelling]], [[electron microscope|electron microscopy]] and [[molecular dynamics]] simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
It was the discovery of enzymes at the beginning of the 20th century by Eduard Buchner that separated the study of the chemical reactions of metabolism from the biological study of cells, and marked the beginnings of biochemistry. The mass of biochemical knowledge grew rapidly throughout the early 20th century. One of the most prolific of these modern biochemists was Hans Krebs who made huge contributions to the study of metabolism. He discovered the urea cycle and later, working with Hans Kornberg, the citric acid cycle and the glyoxylate cycle. Modern biochemical research has been greatly aided by the development of new techniques such as chromatography, X-ray diffraction, NMR spectroscopy, radioisotopic labelling, electron microscopy and molecular dynamics simulations. These techniques have allowed the discovery and detailed analysis of the many molecules and metabolic pathways in cells.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
爱德华·布赫纳（Eduard Buchner）在20世纪初发现了酶，从而将新陈代谢的化学反应研究与细胞的生物学研究分离开来，标志着生物化学的开始。整个20世纪早期，大量的生物化学知识迅速增长。汉斯·克雷布斯（Hans Krebs）是这些现代生物化学家中最多产的一位，他对新陈代谢的研究做出了巨大的贡献。他发现了尿素循环，后来又与 汉斯·科恩伯格（Hans Kornberg）合作，发现了三羧酸循环和乙醛酸循环。色谱、x射线衍射、核磁共振光谱、放射性同位素标记、电子显微镜和分子动力学模拟等新技术的发展极大地帮助了现代生化研究。这些技术已经允许发现和详细分析细胞中的许多分子和代谢途径。&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== See also ==&lt;br /&gt;
另请参见&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Portal|Metabolism}}新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Anthropogenic metabolism}}人类新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Antimetabolite}}抗代谢物&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Basal metabolic rate}}基础代谢率&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Calorimetry}}量热学&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Isothermal microcalorimetry}}等温微量热法&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Inborn errors of metabolism}}先天性代谢缺陷&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{anli|Iron–sulfur world hypothesis}}, Hypothetical scenario for the origin of life, ，a &amp;quot;metabolism first&amp;quot; theory of the [[origin of life]] 铁硫世界假说，生命起源的假想情景，一个&amp;quot;新陈代谢第一 &amp;quot;的生命起源理论&lt;br /&gt;
* {{anli|Metabolic disorder}}代谢紊乱&lt;br /&gt;
* [[Microphysiometry]]微观生理学&lt;br /&gt;
* {{anli|Primary nutritional groups}}主要营养组织&lt;br /&gt;
* {{annotated link|Respirometry}}呼吸测量法&lt;br /&gt;
* {{anli|Stream metabolism}}流代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Sulfur metabolism}}硫代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Specific dynamic action|Thermic effect of food}}食物的热效应&lt;br /&gt;
* {{anli|Urban metabolism}}城市代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Fluid balance|Water metabolism}}水代谢平衡&lt;br /&gt;
* {{anli|Overflow metabolism}}溢出代谢&lt;br /&gt;
* {{anli|Reactome}} Reactome  –生物途径数据库&lt;br /&gt;
* {{anli|KEGG}} 京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== References ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Reflist|30em}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Further reading ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Library resources box&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |onlinebooks=yes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |by=no&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |lcheading=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 |label=Metabolism &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Introductory'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Rose S, Mileusnic R | title = The Chemistry of Life. | publisher = Penguin Press Science | date = 1999 | isbn =  0-14-027273-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Schneider EC, Sagan D | title = Into the Cool: Energy Flow, Thermodynamics, and Life. | publisher = University of Chicago Press | date = 2005 | isbn = 0-226-73936-8}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Lane N | title = Oxygen: The Molecule that Made the World. | publisher = Oxford University Press | location= USA | date = 2004 | isbn = 0-19-860783-0 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
General information&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
一般资料&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Advanced'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refbegin}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Price N, Stevens L | title = Fundamentals of Enzymology: Cell and Molecular Biology of Catalytic Proteins. | publisher = Oxford University Press | date = 1999 | isbn = 0-19-850229-X }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Berg J, Tymoczko J, Stryer L | title = Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and Company | date = 2002 | isbn = 0-7167-4955-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Cox M, Nelson DL | title = Lehninger Principles of Biochemistry. | publisher = Palgrave Macmillan | date = 2004 | isbn = 0-7167-4339-6 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Human metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
人体新陈代谢&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | author-link1 = Thomas D. Brock | vauthors = Brock TD, Madigan MR, Martinko J, Parker J | title = Brock's Biology of Microorganisms. | publisher = Benjamin Cummings | date = 2002 | isbn = 0-13-066271-2 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Da Silva JJ, Williams RJ | title = The Biological Chemistry of the Elements: The Inorganic Chemistry of Life. | publisher = Clarendon Press | date = 1991 | isbn = 0-19-855598-9 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite book | vauthors = Nicholls DG, Ferguson SJ | title = Bioenergetics | publisher = Academic Press Inc. | date = 2002 | isbn = 0-12-518121-3 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{cite journal | vauthors = Wood HG | title = Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy | journal = FASEB Journal | volume = 5 | issue = 2 | pages = 156–63 | date = February 1991 | pmid = 1900793 | doi = 10.1096/fasebj.5.2.1900793 | s2cid = 45967404 }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Databases&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
数据库&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{refend}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== External links ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wikiversity|Topic:Biochemistry}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{wikibooks}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Metabolic pathways&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
代谢途径&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Wiktionary}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Commons category}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''General information'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{Britannica|377325|Metabolism (biology)}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [https://web.archive.org/web/20050308172226/http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/MB1index.html The Biochemistry of Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sparknotes.com/testprep/books/sat2/biology/ Sparknotes SAT biochemistry] Overview of biochemistry. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Navboxes&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{导航框&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.sciencegateway.org/resources/biologytext/index.html MIT Biology Hypertextbook] Undergraduate-level guide to molecular biology.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|title = Articles related to Metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
| title = 与新陈代谢有关的文章&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
2012年10月11日&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Human metabolism'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://library.med.utah.edu/NetBiochem/titles.htm Topics in Medical Biochemistry] Guide to human metabolic pathways. School level.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://themedicalbiochemistrypage.org/ THE Medical Biochemistry Page] Comprehensive resource on human metabolism.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Databases'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.expasy.org/cgi-bin/show_thumbnails.pl Flow Chart of Metabolic Pathways] at [[ExPASy]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.iubmb-nicholson.org/pdf/MetabolicPathways_6_17_04_.pdf IUBMB-Nicholson Metabolic Pathways Chart]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://bioinformatics.charite.de/supercyp/ SuperCYP: Database for Drug-Cytochrome-Metabolism]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
'''Metabolic pathways'''&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [http://www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map01100.html Metabolism reference Pathway]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/*/helios.bto.ed.ac.uk/bto/microbes/nitrogen.htm |date=* |title=The Nitrogen cycle and Nitrogen fixation }}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{featured article}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
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&lt;br /&gt;
|title = Articles related to Metabolism&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|list =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
 {{MetabolismMap}}&lt;br /&gt;
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 {{Glycolysis enzymes}} &lt;br /&gt;
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 {{Fructose and galactose metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
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 {{Glycoprotein metabolism enzymes}}&lt;br /&gt;
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		<author><name>Fernando</name></author>
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