Az élet egysége
A szerveződés sejtszintjén minden élő anyag fő kémiai folyamatai hasonlóak, ha nem is azonosak. Ez igaz az állatokra, növényekre, gombákra vagy baktériumokra; ahol eltérések fordulnak elő (mint például egyes penészgombáknál az antitestek kiválasztása), ott a változatos folyamatok csak variációk közös témákra. Így minden élő anyag fehérjéknek nevezett nagy molekulákból áll, amelyek támasztékot és koordinált mozgást, valamint a kismolekulák tárolását és szállítását biztosítják, és katalizátorként lehetővé teszik, hogy a kémiai reakciók gyorsan és specifikusan lejátszódjanak enyhe hőmérsékleten, viszonylag alacsony koncentrációban és semleges (azaz sem savas, sem bázikus) körülmények között. A fehérjék mintegy 20 aminosavból állnak össze, és ahogyan az ábécé 26 betűje sajátos módon összeállítható különböző hosszúságú és jelentésű szavakká, úgy a 20 aminosav “betűiből” több tíz vagy akár több száz is összeállítható, hogy különleges fehérjéket alkossanak. Sőt, a fehérjemolekulák azon részei, amelyek különböző szervezetekben hasonló funkciókat látnak el, gyakran ugyanazokból az aminosav-sorozatokból állnak.
Az élő szervezetek mindenféle típusú sejtek között ugyanaz az egység van abban, ahogyan az élő szervezetek megőrzik egyéniségüket és továbbadják azt az utódaiknak. Az örökletes információ például az egyes sejtek sejtmagjában található DNS (dezoxiribonukleinsav) molekulát alkotó bázisok meghatározott sorrendjében van kódolva. A DNS szintéziséhez mindössze négy bázist használnak: adenin, guanin, citozin és timin. Ahogyan a Morse-kód három egyszerű jelből – egy kötőjelből, egy pontból és egy szóközből – áll, amelyek pontos elrendezése elegendő a kódolt üzenetek közvetítéséhez, úgy a DNS-ben lévő bázisok pontos elrendezése tartalmazza és közvetíti a sejtalkotók szintéziséhez és összeszereléséhez szükséges információkat. Egyes primitív életformák azonban a DNS helyett RNS-t (ribonukleinsav; olyan nukleinsav, amely abban különbözik a DNS-től, hogy a dezoxiribóz cukor helyett a ribózt és a timin bázis helyett az uracil bázist tartalmazza) használják a genetikai információ elsődleges hordozójaként. A genetikai anyag replikációjának azonban ezekben a szervezetekben egy DNS-fázison kell keresztülhaladnia. Kisebb kivételektől eltekintve az összes élő szervezet által használt genetikai kód azonos.
Az élő sejtekben lejátszódó kémiai reakciók is hasonlóak. A zöld növények a napfény energiáját felhasználva a vizet (H2O) és a szén-dioxidot (CO2) szénhidrátokká (cukrokká és keményítőkké), más szerves (széntartalmú) vegyületekké és molekuláris oxigénné (O2) alakítják. A fotoszintézis folyamatához napfény formájában energiára van szükség, hogy egy vízmolekula egy oxigénmolekula felére (O2; az oxidálószer) és két hidrogénatomra (H; a redukálószer) hasadjon, amelyek mindegyike egy hidrogénionra (H+) és egy elektronra disszociál. Az oxidációs-redukciós reakciók sorozatán keresztül az elektronok (jelölve e-vel) egy donor molekuláról (oxidáció), jelen esetben a vízről, egy akceptáló molekulára (redukció) kerülnek át kémiai reakciók sorozatával; ez a “redukáló erő” végső soron a szén-dioxid szénhidrát szintre történő redukciójához kapcsolható. A szén-dioxid tulajdonképpen hidrogént fogad el és kötődik hozzá, szénhidrátokat (Cnn) képezve.
Az oxigént igénylő élő szervezetek megfordítják ezt a folyamatot: szénhidrátokat és más szerves anyagokat fogyasztanak, a növények által szintetizált oxigénnel vizet, szén-dioxidot és energiát képeznek. Az a folyamat, amely a szénhidrátokból eltávolítja a hidrogénatomokat (amelyek elektronokat tartalmaznak), és átadja őket az oxigénnek, egy energiát termelő reakciósorozat.
A növényekben a szén-dioxidot szénhidráttá alakító folyamatnak két lépés kivételével minden lépése megegyezik azokkal a lépésekkel, amelyek az állatokban, gombákban és baktériumokban egyszerűbb kiindulási anyagokból cukrokat szintetizálnak. Hasonlóképpen, a reakciók sorozata, amelyek egy adott kiindulási anyagból bizonyos molekulákat szintetizálnak, amelyeket más szintetikus útvonalakon használnak fel, minden sejttípusnál hasonló vagy azonos. Anyagcsere szempontjából az oroszlánban lejátszódó sejtfolyamatok csak kis mértékben különböznek a pitypangban zajló folyamatoktól.