有人說，動物才呼吸，植物是不會呼吸的。這句話是錯誤的。
植物也要呼吸，和動物一樣吸收氧氣，同時也釋放出二氧化碳。在呼吸中，將糖等物質分解，同時放出能量。植物的呼吸作用，與光合作用，恰好相反。
植物的呼吸是發生在細胞的線粒體中的。線粒體是一個細長的棒狀小體，在顯微鏡下觀看時，好像一條線，所以叫線粒體。線粒體是植物呼吸所發生的場所，它好比是汽車的發動機一樣，燃燒糖類，放出能量。
植物的呼吸一般發生在夜晚，因此，知道了這一點，早晨我們就不要到樹林中去鍛煉，因為那裏植物呼出了許多二氧體碳，空氣較為渾濁。有時，人們下到較深的菜窖中，容易發生窒息，也是因為白菜等呼出二氧化碳，消耗了氧氣的緣故。
生物不但要進行同化作用，吸收能量將外界物質轉化為自己的營養物質，同時，它還要進行同化作用的相反方麵，即異化作用，也就是將自身的物質分解、排出，並放出能量。例如，人的上消化道細胞，隻能存活十幾個小時，就要被“開除”，換上新的細胞。紅血球的壽命，也隻不過5晝夜，即120小時而已。對於某些細菌的RNA來說，其壽命則更短，隻有2—4分鍾！
生物不斷地進行同化作用和異化作用，這就是生物的新陳代謝過程，生物隻有不斷去舊存新，才能充滿活力，保持旺盛的生命進程。如果一個生物的新陳代謝速度放慢，它就進入了衰老階段；如果一個生物的新陳代謝停止，它就死亡了。一個50歲的人，其代謝的速度，隻有一名初中學生的四分之三左右。
生物有了足夠的能量，不斷進行新陳代謝，就可以健康地成長，下一步，就要繁殖後代了。
俗話說，種瓜得瓜，種豆得豆；龍生龍，鳳生鳳，老鼠生兒會打洞。這就是說，不管是植物還是動物，父母和下一代之間在許多方麵是類似的，這就是生物的遺傳現象。這是為什麼呢？生物學家一直試圖解決這一問題。1866年，奧地利生物學家孟德爾通過豌豆種植實驗指出，生物遺傳並不神秘，而是由一種叫做“遺傳單位”的物質造成的，遺傳單位，也叫做基因，它是英文GENE的音譯。孟德爾進一步總結出了基因的分離規律和自由組合規律。但是，這一規律當時並沒有受到人們的重視，一直到1900年他的學說才被人們所接受。後來，人們又從細胞學角度研究生物的遺傳。本世紀初，美國生物學家摩爾根提出了基因的連鎖和互換規律，經典生物遺傳學就誕生了。
但是，基因具體是什麼物質仍是一個不解之謎。直到1944年，生物化學家艾弗裏通過實驗提出，存在於細胞核內染色體中的脫氧核糖核酸，簡稱DNA，是遺傳的物質基礎。
DNA具有怎樣的結構呢？它是怎樣進行遺傳活動的呢？
人們開始從分子角度研究遺傳問題。核酸是另一種重要的生命物質，它的發現比蛋白質約晚30年。1910年前後，一些科學家係統地研究了核酸的結構。化學家們分析了DNA的組成，得出了DNA是由五碳糖、堿基和核苷酸組成的結論。這些五碳糖、堿基和核苷酸是怎樣構成DNA分子的呢？科學家用X射線衍射法對DNA分子進行了測定。1953年，美國生物學家沃森和英國物理學家克裏克經過對測試結果的分析，提出了DNA的雙股螺旋結構模型：核苷酸和五碳糖構成兩條右旋的螺旋鏈，位於二者之間的堿基把兩條螺旋鏈連接在一起，從而構成了具有傳遞遺傳信息能力的DNA結構。這種結構能很好地解釋遺傳現象，並且具有相當數量的實驗證據。這一結構模型的提出是生物學的一大突破，它是分子生物學誕生的標誌。因此，沃森和克裏克共同獲得了諾貝爾獎。生物的遺傳機理研究，也進入了最高階段——分子水平。
生物為什麼會遺傳？它具體又是靠什麼來進行遺傳活動的呢？。這是一個相當難的研究課題。經過科學家的不懈努力，人類終於發展了生物遺傳的奧秘，找到了遺傳的物質基礎。正如我們已經介紹過的，科學研究證明，絕大多數生物的遺傳物質是脫氧核糖核酸，即DNA。
前麵已經說過，DNA是一個很長的雙螺旋鏈，其中包含著豐富的、可供遺傳的信息，即包含生物體的各種結構和機能的信息。在親代向子代遺傳的過程中，是父母一代的兩個DNA雙股螺旋結構各自拆為兩個單股，然後，以每個單股為模板，再利用外界的五碳糖、堿基等組成新的單股螺旋鏈分子。這種新的DNA分子就把父母的性狀遺傳信息遺傳到下一代中，下一代就與上一代的性狀十分類似。
蛋白質也是在DNA的控製下合成的。蛋白質是由許多氨基酸構成的。DNA的長鏈結構中含有關於氨基酸的種類和排列順序的信息，這些信息能夠決定蛋白質的組成和結構。因此，DNA就可以控製蛋白質的合成，而且它所合成的新蛋白質和母體所要求的蛋白質總是一樣的。
當然，實際合成過程是比較複雜的，稍後，我們還要詳細加以說明。
這樣，新的蛋白質與上一代（親代）的蛋白質是一樣的。因此，大老鼠的DNA雙螺旋結構中包含的豐富的性狀信息全部轉移到它們的下一代中，下一代也就必然是會打洞的小老鼠，而不是會遊泳的小魚了。
對DNA結構的研究，是生物學家在分子水平上對生命現象進行的研究。因此，DNA雙螺旋結構的研究，既是分子生物學這門嶄新學科的形成標誌，又是生物化學發展的轉折點，從對生物小分子轉移到對生物大分子的研究。從此以後，生物大分子的結構和功能的關係就成了生物學研究的中心內容。
生物在形態結構和生理上的性狀是多種多樣、變化萬千的，但是，經過分析知道，它們主要是蛋白質直接作用的結果。
生命活動，包括生物體形態的發育形成，是一係列錯綜複雜的新陳代謝活動的結果。我們前麵講過，新陳代謝的每一種反應一般都是在酶的催化作用下實現的。沒有酶就沒有新陳代謝，就沒有生命活動。但是，酶無例外都是蛋白質。如果某種酶發生了變化或缺失，生物體就會出現病症。例如，白化病，患者不能或幾乎不能形成黑色素，所以皮膚是白色的，眼睛的顏色也由於缺少黑色素而呈粉紅色，怕光，視力也差。得這種病的原因是由於不能形成正常的酪氨酸酶的緣故。
蛋白質還有運輸功能，例如運載氧氣和二氧化碳的血紅蛋白，運送鐵離子的運鐵蛋白等。
從上麵我們可以看出，直接控製和決定生物性狀的物質是蛋白質。但是，前麵又說過，遺傳物質又是DNA，隻有極少數的病毒不含DNA，其遺傳物質是RNA。並且由DNA（或RNA）來決定生物的性狀。那麼，在對生物遺傳的說明中，這兩種結論都有事實根據，二者應該如何統一起來呢？
20世紀40年代，一位名叫比德爾的科學家提出了“一種基因一種酶”的假說，即認為基因決定酶（蛋白質）的合成，進而控製某種性狀。50年代末，生物學家克裏克，作為發現DNA雙股螺旋結構的科學家之一，在分子生物學水平上進一步提出了“中心法則”。這一問題終於得到了很好的解釋。
所謂“中心法則”，是關於遺傳信息由DNA→mRNA（信使RNA）→蛋白質的定向傳遞法則。也即，先是DNA以自身為模板進行自我複製，接著，DNA上的信息再轉錄到信使RNA上，最後，再將信息翻譯為蛋白質。在下麵的三個部分中，我們就要詳細地介紹遺傳的奧秘——基因控製蛋白質的合成。