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新陈代谢是生命的标志。生物体通过与环境持续交换能量和物质，从合成的非生物系统中脱颖而出。这种代谢通量使细胞能够进行违背热力学平衡的化学反应，从而工作。从化学角度来看，在合成的类生命系统中建立持续的代谢反应网络非常困难，因为它非常复杂。将反应划分为选择性渗透膜是建立必要能量势能的关键，以再生和供应携带能量的分子，从而驱动能量不利的反应。 模仿可以自主复制和维持自身生存的活细胞，推动了合成系统的工程设计，强调反应的划分和代谢能量的节约。三磷酸腺苷 (ATP) 作为生物合成的多功能代谢能量载体的再生一直是关注的焦点，但 pH 和体积的稳态以及对成分间非特异性相互作用的控制对细胞也至关重要。ATP 也是一种重要的信号分子，可以激活（合成）细胞内的重要反应。仿生系统中的大多数ATP 合成遵循光
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