磷脂，由于它所构成的生物膜的奇特结构和近乎神妙的功能，在生命过程中为细胞内很多化学反应的有序进行和整个生命体的“区域化”提供了必需的结构基础，从而具有极其重要的生物学意义，成为脂类物质中备受关注的明星。不过，在众多的脂类物质中，为生命作出重大贡献的，还不只是磷脂一种，脂肪便是脂类对生命的又一杰出贡献。
说到脂肪，人们头脑中也许有一种“多余废物”的不以为然的想法。不是吗？听听这么一则广告词吧：要想身材苗条、活力充沛未必人人都能做得到，学我啦！服用×××营养素，它能有效调节人体免疫力，分解吸收多余脂肪，让您又苗条又健康！如此之多的减肥广告，再加上某些脏器官的疾病又往往以脂肪或因醇类物质为罪魁祸首，一时之间，风声鹤唳，营养学界也往往对高脂含量、高固醇含量的食物大加指责，于是乎，脂肪似乎对生命的存在不仅仅是多余的，还是有所危害的了。
对拥有温饱保障，随时可以补充高等能量来源，甚至有些营养过剩的人类而言，脂肪的重要性也许的确并不那么重要。超过那并不太多的需要量，它也许真的不只是给人类带来形体上的不雅，还对人类的正常生命有所损害。不过，它绝对不是多余的物质，在世界上的作用也绝不是只限于在厨房里充当一下烹调油，给人以口感上的享受。
我们先到自然界中去看一下吧。身体笨重的大熊，本来形态就已经万分不雅，不过，眼看冬天的气息一天天靠近它们，它们也就再也不敢顾念形体之美，放开胃口大吃大嚼起来，恨不能一口吞尽天下所有的美味。它们这是干什么呢？难道世界的末日到来了，它们想做个饱死鬼么？其实都不是。颇有些愚笨的大熊，对世界的末日是毫无概念的，不过，它们对身边天气的变化却还能敏感一些。飞雪的冬天，寒气袭人，它们除了身上的皮毛，还需要一层特别的“防寒服”；另外，寒冬里万物凋零，以大熊们的本事，要想找到足够的食物，还真不那么容易，难怪它们要提前“备荒”了。不过，像松鼠这类动物过冬时，是提前准备足够的食物储存起来，而大熊却是秋吃冬粮，这是怎么回事呢？原来，大熊们将食物消化吸收后，转变为脂肪这种物质存放在皮下组织中，不几天便能存下厚厚的一层。这层脂肪不仅是大熊们过冬御寒的高级防寒服，还能在它缺乏能量的时候，氧化分解，释放出能量来供给大熊生命活动的需要。这样，皮下脂肪层便成了大熊的燃料库房，而脂肪这种脂类物质，也就成了备用燃料了。
在生物界中，其实油脂不仅仅是生命的备用燃料。在生命的正常活动中，细胞中都有许许多多的脂肪小滴，它们除了作为有机体所需燃料的贮存形式和运输形式之外，还不停地进行着氧化分解，释放出大量的能量，成为生命活动中除了糖类之外的第二大燃料物质，为生命活动大约提供了五分之一的能量来源。因此，油脂在生命体中所作的杰出贡献，实在不能因为人体中的某些情况而抹杀，油脂，实在并不多余。
除了磷脂和油脂，脂类物质还以多种形式存在于生命过程中，分别起着相应的生理作用，为生命体作出了应有的贡献。像维生素D便是脂类物质中类固醇类中的一种重要物质，性激素等脂类激素和前列腺素具有很重要的调节功能，这一切的一切都足以证明，除了糖类，蛋白质之外，脂类，也不愧为生命体中又一大光荣家族。
自然界中碳的循环
太阳，从诞生起，一刻不停地向宇宙空间散发着金色的光——一种电磁波。地球作为太阳的近邻，从而也获得了20亿分之一的太阳光。这些阳光不仅给我们带来了光明和温暖，还带给整个地球孕育无限生机的能量。
在无穷的变化中，有一种化学变化，发生在植物的绿叶中，植物中的叶绿素，能够利用阳光提供的能量，将无机物CO2和水合成有机物质（C6H12O6）：
6CO2+6H2O光能叶绿素C6H12O6+6O2
这个过程就叫光合作用。绿色植物为自己制造食物的这一活动，直到约300年前，才逐渐引起人们的注意。
17世纪40年代，一位名叫范·海尔蒙特的医生把200磅（约90.8千克）干土放在陶盆里，用水把土浇湿后，在盆里栽上一株5磅（2.27千克）重的柳树，每天他只给柳树浇一些水。5年以后，范·海尔蒙特从盆中移出柳树，再称其重量，发现柳树已长到169磅（76.73千克），即增加了164磅（74.46千克）。而盆里的土壤干燥后，重量与200磅却相差无几。于是他得出结论：柳树增加重量完全依赖于他所浇的水。这一观点一直持续到18世纪70年代。
1771年，英国化学家普利斯特列发现，绿色植物在白天能使由于蜡烛燃烧和动物呼吸而变浊的空气“复原”或变得清新。也就是说绿色植物逆转了呼吸和燃烧的化学作用，在被绿色植物更新过的空气中，蜡烛又能燃烧，动物又可呼吸。但是，普利斯特列那时还不知道氧气以及氧气在这些实验中的作用。
在同一时期，奥地利医生英根豪茨也对植物进行了研究，并证明绿色植物在夜间不能“净化”大气。绿色植物在夜里并不吸收二氧化碳和水，也不释放氧气，而仅仅进行呼吸，即吸进氧气，把二氧化碳和水作为废物排出。但他并没有认识到，植物在阳光下除进行光合作用外，还要进行呼吸。
1837年发现了叶绿体，光合作用的研究又迈出了一大步。叶绿体因为含有叶绿素而呈绿色，植物的光合作用就是在细胞中含有叶绿素的部分发生的。
在以后的一些年代里，科学家们更详尽地研究了绿色植物是怎样利用光、叶绿素、水和二氧化碳来制造食物和氧气的。1938年，英国化学家希尔发现，植物在光合作用中释放出的氧来自它们所吸收的水分子。
20世纪30年代后，电子显微镜的应用、色谱分析、同位素示踪等新技术的发展为光合作用的研究提供了有利的条件。现在普遍认为，光合作用的化学过程包括以下几个阶段：
1．光照射在含有叶绿素的细胞上；
2．叶绿素吸收光能，并把它转化为化学能；
3．细胞中的水分子分解，水中的氧被释放出去；
4．来自水分子的氢和来自环境的二氧化碳化合后生成葡萄糖——单糖；5．葡萄糖分子由化学能结合在一起，也就是化学能被葡萄糖分子所捕获。
植物通过光合作用制造有机物的规模是非常巨大的。据粗略的估计，地球上的绿色植物每年约转化2×1011吨碳素，如果以合成的碳水化合物计算，那么整个地球上每年转化的碳素相当于4～5千亿吨有机物质。因此人们常把绿色植物比喻为巨大的合成有机物的绿色工厂。绿色植物合成的有机物质，直接或间接地成为人类乃至整个动物界的食物，如粮、油、糖、牧草、饲料等；还为某些工业提供了原料，如棉、麻、橡胶、淀粉等。也就是说，今天人类所吃的食物和某些工业原料，都是直接或间接地通过光合作用获得的。
植物在进行光合作用的同时，把太阳能转变成了化学能，贮藏在形成的有机化合物中。这些能量，除了供给植物本身消耗外，还为人类的活动和营养提供了能量。如按绿色植物每年同化2.0×1011吨碳素算，所贮藏的太阳光能相当于3×1022焦耳的能量，而1970年全世界的能量消耗约是3×1020焦耳，仅仅是光合作用贮存能量的！这真是一个巨大的数字！看来，绿色植物还是一个巨型的能量转换器，我们现在普遍使用的能源——煤炭、石油、天然气等，归根结底都是由亿万年前的植物通过光合作用形成的。
煤是地质史上的陆生植物在沼泽中大量沉积而成的。在中生代和新生代，气候温暖湿润，植物生长茂盛，这些植物不断地生长和死亡，遗体堆积起来，使水面变浅，慢慢变成了沼泽。植物的枯枝在浅水和沼泽中腐烂分解转变成泥炭；在地壳逐渐下沉时，泥炭被泥沙覆盖。随着泥沙的沉积，压力逐渐变大，泥炭逐渐失去水分，再加上缺氧，腐烂作用减弱直到终止，形成了最低级的煤——褐煤；随着温度、压力的继续作用，褐煤的物理、化学性质都发生变化，腐殖质消失，褐煤变硬，最后形成无烟煤。
至于石油和天然气，一般公认的是“有机成因说”。早在几十亿年前地球上就已经有了生物，在以后各个地质时代里，生物种类繁多，数量巨大，据统计，总重量超过100万亿吨。特别是低等微生物，繁殖速度惊人。例如一个细菌在适宜的条件下经24小时就能繁殖1036个后代，总重量可达1017吨。这些微生物和浮游生物死亡后的尸体在较平静的海湾、湖泊等水域和泥沙一起沉积到水底后，因为与空气隔绝，不被氧化而保存在淤泥中，这样年复一年，沉积物越来越多，这些生物的遗体在细菌、放射性元素以及上覆沉积物的压力和温度等因素的综合作用下，经过漫长的地质年代，不断发生化学变化，终于形成复杂的碳氢化合物，即石油和天然气。
在自然界中，与光合作用合成有机物的过程正好相反的是呼吸作用。微生物、植物、动物都必须经过呼吸作用，才能分解体内的有机物，在消耗氧气的同时，获得能量。
C6H12+O6酶6CO2+6H2O+能量在呼吸过程中，都呼出CO2气体。同时，工业生产中燃烧煤也大量地消耗氧气，生成CO2。
C+O2燃烧CO2
据统计，全世界生物呼吸和燃烧消耗的氧气量平均为10000吨／秒，以这样的速度计算，大气中的氧气在3000年左右就会用完。但是绿色植物广泛地分布在地球上，在进行光合作用时吸收二氧化碳，释放氧气，使得大气中氧气和二氧化碳含量比较稳定。光合作用每年释放的氧气大约有5.35×1011中，大气中一部分氧会转化成臭氧（O3），在大气中形成一个屏障，滤去太阳光线中对生物有强烈破坏作用的紫外光，使生物可以陆地生存，从清除空气过多CO2和补充消耗掉的O2的角度来看，绿色植物还是一个大型的自动空气净化器。但近年来由于森林的大面积破坏、人类的工业化生产大量地燃烧碳化物和其他原因，本世纪内大气中二氧化碳的浓度逐渐增大，1900年约为300ppm，1970年为320ppm，预计2000年将达到375～400ppm，这种增长带来了“温室效应”等不良影响，因此，自然界中碳循环的平衡是至关重要的。
生物固氮和氮素的循环
植物、动物、人等生物有机体，都是由许许多多个细胞构成的，细胞中必须含有蛋白质等成分，组成这些蛋白质的氨基酸，其重要的元素之一就是氮。归根到底，没有氮就没有蛋白质，也就没有生命。
在地球表面的大气层中，分子氮（N2）占空气总量的79%，平均在一亩地面的上空就有5000吨，折合成化肥硫酸铵（NH4）2SO4相当于2.5万吨。数量如此之大，真是一个巨大的天然肥料宝库啊！可惜动、植物都不能直接靠从空气中吸收氮来生活，例如，动物为了维持生存，必须捕食其他弱小的动物或用植物来充饥；而植物则完全依靠吸取土壤里的营养物质来生长、繁殖。动、植物的营养来源只能是含氮的化合物，而对空气里的氮元素，则完全无法吸收和利用。因为空气中的氮是一种非常“懒惰”的气体，它不容易与别的元素结合，而高等植物只能利用固定状态的氮化物，如硝酸盐（NO-3）和铵盐（NH+4），最常见的有硫酸铵（NH4）2SO4、硝酸铵（NH4）NO3、碳酸氢铵NH4HCO3、尿素CO（NH2）2等化学肥料。必须在一定的条件下，分子氮才能与其他物质进行化学反应，固定形成氧化物，这个过程为固氮作用。
工业上，在高温（400℃～500℃），在高压（200Pa）下，氮气（N2）才能和氢气（H2）合成氨（NH3），N23+3H2400℃～500℃200Pa，催化剂N2全世界每年以工业方法固定的氮约2500万吨。在自然界里，同样可以固定氮，而且数量巨大，每年全球估计有1亿吨之多，为工业固氮的3倍，在这些固定的氮中，约有10％是通过闪电完成的，其余90％是由微生物完成的。某些微生物把空气中的游离氮固定转化为氮化合物的过程，称为生物固氮。生物固氮的规模非常宏大，它对农业生产和自然界的氮素平衡，都具有十分重大的意义。
生物固氮的主力部队都在地球表面的土壤中，所以有些人就称它为“地下肥料工厂”，这些地下肥料厂内的生产者，就是微生物世界里的氮菌。与工业上合成氮比较起来，这些固氮微生物只需在常温、常压下，就能吸收空气中的氮，变成有用的氮化物。这些微生物中，主要有共生固氮微生物——根瘤菌。
共生固氮微生物侵入到高等植物的根内，使宿主植物的根上长出小瘤，形成根瘤，所以这类共生微生物叫做根瘤菌。这类细菌常与豆科植物的根一起共生，据估计，豆科植物每年每亩可固定6～7千克以上的氮，全球每年固氮的总量约有1.4×107吨，相当于7×107吨硫酸铵（NH4）2SO4，而且根瘤菌所固定的氮化物不仅仅只是供给豆科植物，而且还有一部分分泌到土壤中去，使土壤肥力提高，因此将其他作物与豆科作物间作或轮作，都能增产。
很早以前。我国古代就已知道了种豆肥田的道理。但是，人们真正认识到豆科植物具有固氮作用是由于根瘤中的一种微生物生长的结果，是从1886～1888年才开始的。直到那时，欧洲才第一次分离出固氮的微生物。近几十年来，各国的科学工作者经过不断地研究和探索，逐渐揭开了固氮微生物的固氮秘密。
固氮微生物里有一种酶叫做固氮酶，包括两种蛋白质，一种蛋白质含铁，被称为铁蛋白；另一种蛋白质含有铁和钼，叫做钼铁蛋白，这两种蛋白同时存在时，就能行使固氮酶的作用了。固氮作用的最终产物就是氨。
但是固氮微生物只能在旱地中活动，对于通气不良的水田，其作用就显得微弱。正好，有一种低等植物——蓝藻，弥补了这一不足。
蓝藻是一种分布广、繁殖力强、具有固氮能力的水生植物。如果把蓝藻放在稻田里大量繁殖，通过它们的固氮作用，就能把水稻原来不能利用的氮气变成能利用的氮肥。据估计，地球上固氮蓝藻每年都能从空气中固定纯氮1000万吨左右，可相当于5000万吨酸铵。蓝藻的生活力很强，条件合适时，即使不播放，它也能在水田里自然繁殖，成为理想的“万年肥”。
