所有生物进行生命活动都需要能量，因此，能量代谢成了新陈代谢中的核心问题。
自然界中的能量以多种形式存在，但生物只能利用光能或化学能，而光能也必须在一定的生物体（光合生物）内转化成化学能后，才能被生物利用。
一个化学反应只有在一定条件下，当有能量放出时才能自由地进行，即自由能的变化为负值时，反应才能进行，这种反应称为放能反应；如果产物的自由能大于反应物的自由能时，必须供给能量才能进行反应，称为吸能反应。
在生物体内，吸能反应所需要的能量是由放能反应来供给的，两者是偶联进行的。其中的能量载体主要是ATP。ATP是腺嘌呤核甘三磷酸（简称腺三磷）的缩写， ATP的生成和利用是微生物能量代谢的核心。在生物体内，ATP主要由ADP的磷酸化生成。生成ATP的过程需要供应能量，能量来自光能或化能。
以光能生成ATP的过程称为光合磷酸化作用，这种转变需要光和色素作媒介。
利用化合物氧化过程中释放的能量进行磷酸化生成ATP的过程称为氧化磷酸化作用，它为一切生物所共有，微生物的氧化作用可根据最终电子受体的性质不同而分为：呼吸作用、无氧呼吸作用和发酵作用。
ATP主要用于供应合成细胞物质（包括贮藏物质）所需的能量。此外，细胞对营养物质的吸收，鞭毛菌的运动，发光细菌的发光等所消耗的能量也要由ATP供给。组成细胞的物质主要是蛋白质、核酸、类脂和多糖，合成这些物质都需要ATP。
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