Livets enhet
På den cellulära organisationsnivån är de viktigaste kemiska processerna i all levande materia likartade, om inte identiska. Detta gäller för djur, växter, svampar eller bakterier; där variationer förekommer (som till exempel vid utsöndring av antikroppar hos vissa mögel) är de avvikande processerna bara variationer över gemensamma teman. All levande materia består således av stora molekyler som kallas proteiner, som ger stöd och samordnad rörelse samt lagrar och transporterar små molekyler och som i egenskap av katalysatorer gör det möjligt för kemiska reaktioner att äga rum snabbt och specifikt vid mild temperatur, relativt låg koncentration och neutrala förhållanden (dvs. varken sura eller basiska). Proteiner består av ett 20-tal aminosyror, och precis som de 26 bokstäverna i alfabetet kan sättas ihop på specifika sätt för att bilda ord av olika längd och betydelse, kan tiotals eller till och med hundratals av de 20 aminosyra-”bokstäverna” sättas ihop för att bilda specifika proteiner. Dessutom består de delar av proteinmolekyler som är involverade i att utföra liknande funktioner i olika organismer ofta av samma sekvenser av aminosyror.
Det finns samma enhet bland celler av alla typer i det sätt på vilket levande organismer bevarar sin individualitet och överför den till sin avkomma. Till exempel kodas ärftlig information i en specifik sekvens av baser som utgör DNA-molekylen (desoxyribonukleinsyra) i kärnan i varje cell. Endast fyra baser används för att syntetisera DNA: adenin, guanin, cytosin och tymin. Precis som Morsekoden består av tre enkla signaler – ett streck, en punkt och ett mellanslag – vars exakta arrangemang räcker för att förmedla kodade meddelanden, så innehåller och förmedlar det exakta arrangemanget av baserna i DNA informationen för syntesen och sammansättningen av cellkomponenter. Vissa primitiva livsformer använder dock RNA (ribonukleinsyra; en nukleinsyra som skiljer sig från DNA genom att den innehåller sockret ribose i stället för sockret deoxyribose och basen uracil i stället för basen tymin) i stället för DNA som primär bärare av genetisk information. Replikationen av det genetiska materialet i dessa organismer måste dock passera genom en DNA-fas. Med mindre undantag är den genetiska koden som används av alla levande organismer densamma.
De kemiska reaktioner som äger rum i levande celler är också likartade. Gröna växter använder solljusets energi för att omvandla vatten (H2O) och koldioxid (CO2) till kolhydrater (socker och stärkelse), andra organiska (kolhaltiga) föreningar och molekylärt syre (O2). Fotosyntesen kräver energi i form av solljus för att dela upp en vattenmolekyl i en halv syremolekyl (O2; det oxiderande ämnet) och två väteatomer (H; det reducerande ämnet), som var och en dissocieras till en vätejon (H+) och en elektron. Genom en serie oxidations-reduktionsreaktioner överförs elektroner (betecknade e-) från en donerande molekyl (oxidation), i detta fall vatten, till en accepterande molekyl (reduktion) genom en serie kemiska reaktioner; denna ”reduktionsförmåga” kan i slutändan kopplas till reduktionen av koldioxid till kolhydratnivå. I själva verket tar koldioxid emot och binder sig till väte och bildar kolhydrater (Cnn).
Livande organismer som kräver syre vänder på denna process: de konsumerar kolhydrater och andra organiska material och använder syre som syntetiseras av växter för att bilda vatten, koldioxid och energi. Processen som tar bort väteatomer (som innehåller elektroner) från kolhydraterna och överför dem till syret är en serie reaktioner som ger energi.
I växter är alla utom två av stegen i den process som omvandlar koldioxid till kolhydrater desamma som de steg som syntetiserar sockerarter från enklare utgångsmaterial hos djur, svampar och bakterier. På samma sätt är den serie reaktioner som utgår från ett visst utgångsmaterial och syntetiserar vissa molekyler som kommer att användas i andra syntetiska vägar likartade, eller identiska, bland alla celltyper. Ur metabolisk synvinkel skiljer sig de cellulära processer som äger rum i ett lejon endast marginellt från dem som äger rum i en maskros.