生命活动的典型特征是代谢，代谢是生物体内所有有序化学变化的总称，化学变化一般是在酶的催化下进行的。新陈代谢在自然界分为物质代谢和能量代谢。

从简单功能上讲，新陈代谢具有以下功能：

获取营养；将营养物质转化为自身所需结构元素，即大分子的组成前体；将结构元素组装成自己的大分子，如蛋白质、核酸、脂类等。有机养分的分解；提供生命活动所需的全部能量。

从能量的角度来看，燃烧是一种我们熟悉的利用能量的方式。有机物如果燃烧，在有氧气的情况下可以分解，同时可以释放出大量的能量。生物没有燃烧的温度条件，只能通过温和的物质代谢来降解有机物，但其本质和燃烧是一样的，只是将燃烧过程分解为多步生化反应。生化反应在蛋白酶的帮助下，一步步缓慢释放有机物的化学能，将有机物分解成小分子物质，为生物体提供能量和结构单元。

整体的能量代谢是有机物被氧气氧化分解，所以构成了能量代谢的主要环节，大部分是氧化还原反应。氧化还原反应本质上是电子的转移。在生物系统中，由于温度相对较低，电子转移需要介质的参与，而电子介质往往是催化剂。

生命能量的来源是阳光，生命吸收和储存能量的主要方式是光合作用，即光能转化为化学能的过程。最基本的化学反应就是把二氧化碳和水变成葡萄糖和氧气。

氧是含有两个氧原子的分子。每个氧原子有两个不成对的电子，每个氧分子有四个不成对的电子。这种结构形式使得氧具有独特的化学性质，类似于深沟槽底部势能最低的状态，因为这种结构使得氧具有接受另外四个不成对电子的潜力。比如四个氢原子可以和一个氧分子形成四个共价键结构，合成两个水分子。

光合作用最简单的反应可以理解为水分子分解成氧原子和氢原子，两个水分子分解的两个氧原子形成氧分子，四个氢原子固定在葡萄糖分子中。整个反应过程利用光提供的能量转化为氢原子，储存在葡萄糖分子中。氧化磷酸化是这个过程的逆过程，是氢原子和氧分子结合形成水并释放化学能的过程。

物质代谢的酶催化过程本质上是通过能量、金属离子和自由基的作用来实现的。和自由基类似，金属离子都是增加活性电子。可以说，生化反应最重要的基础是活性电子，没有活性电子的支持，生化反应就无法完成。所以可以说活性电子是生命的催化剂，或者说自由基是生命的催化剂。

在以能量为催化剂的情况下，例如葡萄糖进入分解代谢的第一步，就是在己糖激酶的催化下，利用ATP提供的能量，将葡萄糖变成易于分解的6-磷酸葡萄糖的活性状态。

大多数催化金属离子，如铁、铜、镁等，都有未配对电子，可以作为电子转移的临时缓冲池，帮助有机电子从高势能向低势能转移，逐渐释放能量。在体温下，大多数生化反应都需要酶的催化，而很多蛋白酶的催化活性中心是金属离子，这意味着金属离子为生化反应中的电子转移提供了桥梁或媒介。

自由基的特点是具有不成对电子的基团，可以起到金属离子的电子转移作用，也可以作为反应物参与生物氧化还原反应。比如氧化磷酸化过程中，几乎所有的反应都属于有金属离子参与的自由基反应。