現代生物化學的研究為何可以史研究者發現並分析細胞中與代謝途徑相關的分子？
受益於大量新技術的應用
代謝的經典研究方法是還原法，即對單個代謝途徑進行研究。放射性示蹤是一個非常有用的研究手段，它通過定位放射性標記的中間物和產物來追蹤代謝過程，從而可以在整個生物體、組織或細胞等不同水平上對代謝進行研究。隨後，對催化這些化學反應的酶進行純化，並鑑定它們的動力學性質和對應的抑制劑。另一種研究方法是在一個細胞或組織中鑑定代謝相關的小分子，其中所有的這些小分子被稱為一個組織細胞的代謝物組。綜上，這些研究給出了單個代謝途徑的組成結構和功能；但這些方法卻無法有效應用於更為複雜的系統，如一個完整細胞中的所有代謝。
到了19世紀，在對糖被酵母酵解為酒精的研究中，法國科學家路易斯·巴斯德總結出酵解過程是由酵母細胞內他稱為「酵素」的物質來催化的。他寫道：「酒精酵解是一種與生命以及酵母細胞的組織相關的，而與細胞的死亡和腐化無關的一種行為。」這一發現與弗里德里希·維勒在1828年發表的關於尿素的化學合成證明了細胞中發現的化學反應和有機物與其他化學無異，都遵循化學的基本原則。從20世紀初開始，人們對於生物化學的了解迅速增加。在現代生物化學家中，漢斯·克雷布斯是最多產的研究者之一，他對代謝的研究做出了重大的貢獻：他發現了尿素循環，隨後又與漢斯·科恩伯格合作發現了三羧酸循環和乙醛酸循環。現代生物化學研究受益於大量新技術的應用，諸如色譜分析、X射線晶體學、核磁共振、電子顯微學、同位素標記、質譜分析和分子動力學模擬等。這些技術使得研究者可以發現並具體分析細胞中與代謝途徑相關的分子。
很多真核細胞長有「初生纖毛」。初生纖毛在嗅覺感覺、機械感覺和熱感覺等功能上發揮著重要的作用。因此纖毛「可被視為傳感器似的觸角，用以協調大量的細胞信號傳導，有時為纖毛運動，或者是另一種情況下為細胞分裂和變異傳遞資訊。」真核細胞可以通過纖毛或鞭毛來移動。其鞭毛比原核細胞更複雜。細胞是生物體的構造和生理的基本單位，卻不能因此認為所有的生物細胞都相同，即使在同一個個體內，也有因為分化而產生各式各樣外觀與功能不同的細胞，即使相同種類的細胞，也可能正在執行的生理工作也有差異，但是基本上彼此都有共同的基本構造。
基因表現是用基因中的資訊來合成基因產物的過程。產物通常是蛋白質，但對於非蛋白質編碼基因，如轉運RNA和小核RNA，產物則是RNA。所有已知生物都通過基因表現來生成生命所需的高分子物質。基因表現的過程可分為轉錄、RNA剪接、轉譯、蛋白質的轉譯後修飾這幾步。基因表現調控控制細胞的結構與功能，同時也是細胞分化、形態發生及生物體的多功能性和適應性的基礎。不同的時間、不同的環境，以及不同部位的細胞，或是基因在細胞中的含量差異，皆可能使基因產生不同的表現。基因調節也可以作為進化變化的受質，因為基因表現的時間，位置和數量的控制可以對基因在細胞或多細胞生物體中的功能具有深遠的影響。在遺傳學中，基因表現是基因型產生表型的最基本的層次。